I titolari del brevetto RU 2581773:

Il presente gruppo di invenzioni riguarda la protezione degli impianti elettrici e, più in particolare, riguarda un metodo per misurare, analizzare e distinguere segnali per determinare le correnti di dispersione e/o di guasto in dispositivi elettrici alimentati da tali impianti. Il metodo include il campionamento digitale di una corrente o di un gruppo di correnti in un sistema elettrico utilizzando una banda di frequenza sufficiente in detto campionamento per ricostruire l'ampiezza e la fase della frequenza elettrica generata e le sue armoniche e la frequenza portante principale dell'elettronica di commutazione e modulazione bande laterali, analisi in tempo reale dei segnali provenienti da più convertitori o punti di misura per informazioni sulla diagnosi e la localizzazione dei guasti negli alimentatori. reti elettriche con neutro isolato. Il metodo prevede il riconoscimento delle componenti di frequenza delle correnti nei sistemi elettrici. L'invenzione descrive inoltre metodi per il rilevamento di guasti a terra e correnti di dispersione ad alta frequenza, in particolare, anche se non esclusivamente, in reti di alimentazione con neutro isolato (I-T) e/o con guasto a terra limitato, ed in particolare in reti di alimentazione in aree pericolose. come miniere. L'invenzione riguarda anche un metodo per migliorare l'affidabilità del relè nel rilevamento di dispersioni verso terra, in particolare quando i relè vengono azionati in combinazione con elettronica di commutazione di potenza. L'invenzione riguarda inoltre un metodo per interpretare i segnali di misurazione a banda larga per identificare potenziali pericoli che possono verificarsi a causa del funzionamento dell'elettronica di commutazione, piuttosto che rifiutare segnali come il rumore per facilitare l'analisi. Il dispositivo di protezione è in grado di rilevare i segnali corrente continua e frequenza superiore, che si riferiscono al funzionamento normale e anomalo dell'elettronica di potenza di commutazione collegata come carico all'impianto elettrico, durante l'analisi delle correnti di dispersione verso terra per l'accensione dei dispositivi di protezione. Il risultato tecnico consiste nell'aumentare l'accuratezza della misurazione e dell'analisi dei segnali dei sistemi elettrici, compresa l'elettronica di commutazione, e nel migliorarne i metodi di protezione. 3 n. e 36 zp volare.

SFONDO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione riguarda la protezione degli impianti elettrici e, più in particolare, riguarda un metodo per la misurazione, l'analisi e la distinzione di segnali per la determinazione delle correnti di dispersione e/o di guasto in dispositivi elettrici alimentati da tali impianti. L'invenzione riguarda anche il riconoscimento delle componenti di frequenza delle correnti negli impianti elettrici. L'invenzione riguarda inoltre metodi per il rilevamento dei guasti a terra e delle correnti di dispersione ad alta frequenza in particolare, ma non esclusivamente, in reti di alimentazione con neutro isolato (I-T) e/o con guasto a terra limitato, ed in particolare in reti di alimentazione in aree pericolose. come, ma non limitato a, miniere. L'invenzione riguarda anche un metodo per migliorare l'affidabilità dei relè nel rilevamento della dispersione verso terra, in particolare quando i relè vengono azionati in combinazione con elettronica di commutazione di potenza, inclusi, ma non limitati a, azionamenti a velocità variabile. L'invenzione riguarda inoltre un metodo per interpretare segnali di misurazione a banda larga per identificare potenziali pericoli che possono verificarsi a causa del funzionamento dell'elettronica di commutazione, piuttosto che respingere segnali come il rumore per facilitare l'analisi. Il metodo prevede l'analisi in tempo reale dei segnali provenienti da più trasduttori o punti di misura al fine di ottenere informazioni sulla diagnosi e la localizzazione di un guasto nelle reti di alimentazione con neutro isolato.

BACKGROUND DELL'INVENZIONE

I dispositivi di dispersione a terra sono una componente critica della sicurezza elettrica e sono spesso richiesti dalle normative. La protezione di dispersione verso terra è progettata per migliorare la sicurezza senza introdurre distorsioni indesiderate e non necessarie all'impianto elettrico a cui è collegato il dispositivo di protezione contro la dispersione verso terra. La dispersione verso terra e le correnti di guasto negli impianti elettrici possono, nel peggiore dei casi, causare scosse elettriche e/o archi elettrici. A differenza degli interruttori automatici, che rilevano la sovracorrente e quindi isolano l'impianto elettrico a cui è collegato l'interruttore, i dispositivi di dispersione a terra vengono utilizzati principalmente per proteggere il personale dalle scosse elettriche. L'interruttore di sovraccarico è progettato per aprire il circuito quando la corrente supera un limite predeterminato. Se la corrente che potrebbe causare una scossa elettrica fatale è inferiore a pochi ampere per meno di pochi secondi, un interruttore di sovraccarico fornisce poca o nessuna protezione contro le scosse. I dispositivi di protezione da dispersione verso terra sono generalmente classificati per correnti di spunto o di guasto da 10 a 100 mA e un tempo di interruzione da 40 a 100 millisecondi dopo il rilevamento della corrente di guasto. I dispositivi di dispersione a terra si basano sul principio che la quantità di corrente che entra nel dispositivo attraverso le linee di alimentazione deve essere esattamente la stessa della quantità di corrente che esce dal dispositivo attraverso le linee di alimentazione e che qualsiasi deviazione è dovuta alla dispersione di corrente e/o prelievo di corrente incontrollato al cavo e/o alla terra fisica.

Se si verifica un guasto nel cablaggio elettrico di un dispositivo elettrico che consente di collegare la custodia aperta del dispositivo a una fonte attiva attiva, una persona a contatto con il dispositivo attivo potrebbe ricevere una scossa elettrica perché tale contatto crea un percorso parallelo a terra per la corrente invece di seguire il neutro o altre linee di alimentazione. È in questa situazione che viene applicato un dispositivo di protezione contro la dispersione verso terra. Un interruttore normalmente non risponde a una piccola, anche se fatale, corrente extra.

In un dispositivo di protezione contro la dispersione a terra, la corrente di dispersione a terra viene monitorata confrontando le correnti resistive e neutre che fluiscono attraverso il circuito, solitamente mediante un semplice rimedio misurare la corrente indotta in una bobina attraverso la quale passano entrambi i fili. In condizioni normali, correnti uguali e opposte fluiranno rispettivamente nei conduttori attivo e neutro e quindi non ci sarà corrente indotta nella bobina. La tecnica di tracciamento è ugualmente applicabile a sistema trifase(con o senza un collegamento neutro), dove tutta la corrente di carico fornita attraverso fili di fase, deve ritornare attraverso gli stessi fili di fase. La corrente indotta nella bobina dall'alimentazione sbilanciata e dalle correnti attive e neutre di ritorno dovute a un cavo e/oa una condizione fisica di dispersione verso terra può essere utilizzata per attivare un'interruzione dell'anello utilizzando apparecchiature di commutazione o un relè.

Non tutti gli impianti elettrici sono protetti da dispositivi di dispersione verso terra. Tali dispositivi sono relativamente costosi e possono essere soggetti a operazioni (interferenze) indesiderate, poiché possono verificarsi circostanze in cui potrebbe esserci uno squilibrio tra le correnti attive e neutre senza implicazioni per la sicurezza. Ciò è particolarmente vero per i sistemi che includono carichi contenenti elettronica di commutazione con filtraggio del rumore di modo comune. In tali carichi, un certo livello di corrente di dispersione a terra è normale, non indica necessariamente un guasto e spesso non presenta un rischio di scossa. Il fatto che tali carichi generino corrente di dispersione in condizioni normali senza danni rende difficile rilevare un effettivo guasto a terra, nonché determinare quale livello di corrente di dispersione è accettabile. Di solito si raggiunge un compromesso tra sicurezza e realtà operativa nel determinare la quantità di utilizzo di un dispositivo di dispersione verso terra e/o il livello di corrente di dispersione che può fluire prima di un intervento di sicurezza.

Le operazioni di interferenza possono essere ridotte al minimo utilizzando dispositivi di protezione di dispersione verso terra separati per le singole parti dell'apparecchiatura da proteggere. In questi casi, le soglie di dispersione verso terra possono essere ottimizzate per i singoli dispositivi. Un'alternativa più economica sarebbe quella di posizionare un dispositivo di dispersione noto su un circuito dotato di un dispositivo di protezione dalla dispersione verso terra con una soglia di attivazione più elevata.

Le normative sulla messa a terra del sistema variano da Paese a Paese. Il collegamento di terra di protezione assicura che tutte le superfici conduttive esposte abbiano lo stesso potenziale elettrico della superficie di terra per evitare il rischio di scosse elettriche se una persona tocca un dispositivo che ha avuto un guasto di isolamento. Ciò garantisce che in caso di guasto dell'isolamento, alta corrente che aziona un dispositivo di protezione da sovracorrente come un fusibile o un interruttore automatico, interrompendo così l'alimentazione.

Vari circuiti di dispersione a terra e dispositivi di protezione sono descritti nella letteratura brevettuale, ad esempio in EP 0880213. Questo brevetto descrive un circuito di rilevamento di dispersione a terra comprendente un convertitore di corrente di dispersione a terra per fornire una corrente che corrisponda alla corrente di dispersione a terra nel circuito da proteggere . Comprende un elemento di accumulo collegato al circuito ed un carico collegato in parallelo all'elemento di accumulo, nonché un circuito per confrontare almeno una parte della tensione sull'elemento di accumulo con il primo valore di soglia. Un tale schema è anche descritto nella domanda di brevetto tedesca n. 3.807.935.

Nel caso del sezionatore differenziale descritto nella suddetta domanda di brevetto tedesca, viene utilizzato un convertitore di corrente comune per rilevare la dispersione verso terra e generare una corrente che corrisponde al valore della dispersione verso terra e che viene fornita all'elemento di accumulo nella forma di un condensatore. In parallelo a detto condensatore è collegato un carico che include un partitore di tensione per ottenere una tensione parziale da quella che esiste ai capi del condensatore, e questa tensione parziale viene confrontata con la tensione di controllo. In caso di una corrente di dispersione inaccettabile, la tensione parziale prelevata dal condensatore sarà maggiore voltaggio di controllo, che attiverà il meccanismo di sgancio per cui il circuito in cui si verifica la dispersione verso terra verrà scollegato. Questo noto circuito di rilevamento della dispersione verso terra presenta lo svantaggio che durante la carica del condensatore, il carico generato dal partitore di tensione consuma già corrente, provocando un tempo più lungo per caricare il condensatore e uno spreco di energia. Lo scopo dell'invenzione descritto in questo brevetto è quello di proporre un circuito di rilevamento di dispersione verso terra, in cui il carico è dotato di un circuito di soglia, in modo che se la tensione sull'elemento di accumulo supera il primo valore di soglia, la misura avvenga ad una corrente proporzionale alla corrente di dispersione verso terra. Il meccanismo di scatto reagisce se la misurazione della corrente rileva che la corrente di dispersione verso terra è eccessivamente elevata.

In ancora un altro esempio, il brevetto statunitense No. 3.737.726, è descritto un rilevatore di dispersione verso terra per azionare un mezzo per interrompere un circuito funzionante, incluso un trasformatore di protezione del cavo trifase avente un avvolgimento secondario con prese, un mezzo per raddrizzare le tensioni indotte in l'avvolgimento secondario per sbilanciamento, per fornire una tensione sempre maggiore, un primo accumulo che viene caricato ad una tensione predeterminata da una tensione raddrizzata maggiore, un primo dispositivo di commutazione che viene alimentato dal primo accumulo dopo la carica, un un secondo dispositivo di accumulo che viene caricato da una tensione raddrizzata inferiore, e un secondo dispositivo di commutazione, che viene eccitato quando il primo dispositivo di commutazione è eccitato per consentire la scarica del secondo dispositivo di accumulo a detti mezzi di interruzione per azionare questi ultimi attraverso la seconda commutazione significa.

L'industria mineraria sta crescendo rapidamente nell'uso dell'elettronica di commutazione di potenza come azionamenti a velocità variabile per apparecchiature minerarie mobili, nastri trasportatori, pompe, ventilatori e impianti e apparecchiature di lavorazione. Indipendentemente dall'applicazione, gli azionamenti a velocità variabile (a volte indicati anche come azionamenti a tensione variabile, azionamenti a frequenza variabile VVVF o V3F) possono introdurre armoniche della corrente di alimentazione e della frequenza di commutazione e rumore condotto, con effetti su altre apparecchiature come relè di controllo e protezione . È stata sollevata preoccupazione per l'affidabilità sul campo dei relè di protezione quando azionati in combinazione con un variatore di velocità in relazione alla sicurezza elettrica. Più specificamente, ci sono problemi con il relè per quanto riguarda il rilevamento della dispersione verso terra, la continuità di terra e il blocco del guasto a terra quando il relè viene azionato insieme a azionamenti a velocità variabile e apparecchiature elettroniche di commutazione di potenza simili.

Questi problemi rientrano in due grandi categorie.

1. Interferenza elettrica durante il funzionamento del relè di protezione, generata dall'elettronica di commutazione dell'alimentazione, che si degrada funzione protettiva relè, spesso causando interferenze.

2. Vera degradazione del circuito protezione elettrica, in particolare su reti di alimentazione con neutro isolato limitate da guasti a terra, dove vengono comunemente utilizzati filtri di modo comune con elettronica di commutazione dell'alimentazione, possono creare percorsi di guasto alternativi per correnti di frequenza più elevate non limitate dall'impedenza neutro-terra, con conseguente potenziale aumento potenziali di contatto in condizioni di guasto.

I relè differenziali di protezione che utilizzano soglie di grandezza o caratteristiche tempo/corrente per applicazioni di frequenza di rete elettrica, reti con neutro isolato e aree pericolose sono già noti nell'arte. Sono anche noti relè che rilevano guasti da arco elettrico nelle reti elettriche e potenziali pericolosi in luoghi che possono essere calpestati o toccati. È anche noto utilizzare l'analisi della frequenza per identificare gli spettri nelle analisi del segnale e per identificare la presenza arco elettrico negli impianti elettrici.

Le componenti di frequenza (armoniche) non specificamente correlate alla frequenza del sistema elettrico sono una conseguenza di progressi relativamente recenti nella tecnologia di alimentazione elettronica. Prima dell'introduzione dell'elettronica moderna nei processi industriali, era improbabile che i segnali CC e i segnali CA a frequenza non elettrica più elevata fossero presenti nelle misure di protezione dalle dispersioni verso terra. Esistono diversi scenari in cui è possibile che segnali diversi dalle frequenze elettriche e dalle armoniche della frequenza elettrica vengano inviati a un guasto a terra di protezione a causa dell'elettronica di potenza installata. Alcuni di questi scenari rappresentano condizioni di guasto, altri rappresentano il normale funzionamento dell'impianto elettrico.

Le correnti di circuito di terra di modo comune sono talvolta introdotte da speciali progetti di filtraggio applicati all'elettronica di potenza a commutazione per ridurre al minimo il rumore elettrico condotto e irradiato e garantire quindi la compatibilità elettromagnetica con altri sistemi elettrici. Quando applicate a una rete neutra isolata, le correnti di anello di modo comune rappresentano un flusso di energia potenzialmente incontrollato in un ambiente pericoloso perché la corrente di ritorno è divisa tra la terra del cavo e la terra fisica in un rapporto inversamente proporzionale al rispettivo anello impedenze. Poiché la corrente fluisce verso la terra fisica, non può più essere controllata dai tradizionali controlli ignifughi. Le fonti di probabile accensione non sono limitate alla frequenza fondamentale.

Allo stesso modo, il potenziale di contatto di guasto a terra di una rete neutra isolata è completamente controllato sia dall'impedenza di limitazione di guasto a terra che dalla misurazione proattiva della continuità di terra del cavo. Questo di solito si basa su una stella di guardia primaria e sull'impedenza di terminazione. Il collegamento di apparecchiature in parallelo con filtri EMC di modo comune può degradare il livello di protezione fornito da questo tipo di sistema di alimentazione.

Nel tentativo di ridurre gli scatti dei relè non necessari, l'uso del filtraggio del segnale o la riduzione della larghezza di banda possono mascherare eventi potenzialmente pericolosi che provocano un flusso continuo di CC o CA a frequenza superiore che possono causare archi elettrici, danni, lesioni o morte al personale. Sebbene sia possibile misurare i segnali dalle apparecchiature mentre si lavora sottoterra, l'utilizzo di apparecchiature convenzionali per tali misurazioni è solitamente molto pericoloso e contro le normative. Gli ambienti pericolosi (potenzialmente esplosivi) impediscono l'uso di apparecchiature elettriche convenzionali per misurare segnali CC di modo comune o CA di frequenza superiore. Inoltre, l'uso manuale degli strumenti di misura non sarà di routine o continuo. In assenza di dati di misura, non è ovvio che scorrano correnti indesiderate e, se non controllate, tali correnti possono essere presenti a livelli pericolosi.

Allo stesso modo, si può dimostrare che il collegamento in parallelo dell'elettronica di potenza a commutazione che incorpora il filtraggio di modo comune per ridurre il rumore può provocare grandi correnti di circolazione durante condizioni di guasto che non ritornano attraverso l'impedenza di limitazione del guasto. La componente di queste correnti è direttamente correlata alla frequenza portante o di commutazione dell'elettronica di potenza e non alla frequenza elettrica generata o alle armoniche della frequenza elettrica generata. I dispositivi di protezione che non sono in grado di affrontare il problema della corrente a frequenza più alta (frequenza portante e sue armoniche) a causa della limitazione intenzionale della larghezza di banda di tracciamento non rileveranno queste correnti di guasto e potrebbero non eliminare la condizione di guasto a meno che i componenti di corrente nella sua larghezza di banda di tracciamento non vengano creati anche al momento del danno.

La stragrande maggioranza dei dispositivi di protezione elettrica esistenti è sintonizzata sulla frequenza elettrica fondamentale (50 Hz o 60 Hz) e pertanto non accetta correnti di dispersione verso terra CC e di frequenza superiore che continuano a fluire e che possono causare archi o scosse elettriche senza l'azione di interferenza di un relè di supervisione. I relè progettati per rilevare lesioni da arco sono sensibili alle alte frequenze ma si basano sulla preesistenza dell'arco per il rilevamento e nel primo caso non impediscono la formazione di archi. Sono anche tipicamente sintonizzati su correnti transitorie piuttosto che su correnti stazionarie, rispondono a spettri di corrente a banda larga (non spettri armonici specifici) e non analizzano spettri di frequenza individuali che caratterizzano le armoniche delle frequenze elettriche o di commutazione nell'elettronica di potenza.

Vi è una continua necessità di migliorare metodi e dispositivi noti per rilevare guasti e correnti di dispersione nei sistemi elettrici al fine di mantenere e migliorare la sicurezza di tali sistemi e di incorporare gli attuali progressi nella tecnologia dell'elettronica di potenza che è alimentata da questi sistemi. Più specificamente, le moderne tecniche di elettronica di commutazione e di soppressione del rumore elettrico, tipicamente progettate per l'uso in un sistema di messa a terra multipla (MEN), hanno caratteristiche specifiche che possono influenzare la corrente di dispersione verso terra e i potenziali di contatto quando tale elettronica è installata in una rete con neutro isolato o limitato guasto a terra.

Il livello di tensione dei segnali di disturbo e delle sorgenti di corrente sono elettricamente deboli, quindi possono essere influenzati da sorgenti esterne. La presenza di altre sorgenti rende difficile interpretare i segnali di misura a bassa tensione. L'interferenza può manifestarsi come pseudo-guasti della protezione, malfunzionamenti del relè o guasti della protezione.

Durante il funzionamento, gli azionamenti a velocità variabile raddrizzano la corrente alternata dalla rete per controllare un collegamento CC ad alta capacità. La durata dell'impulso di uscita attivo (commutabile) dell'elettronica di potenza modula le tensioni del collegamento CC per produrre una tensione CA e un'onda di uscita a frequenza variabile. Le correnti del circuito di controllo rappresentano un flusso di energia potenzialmente incontrollato in un ambiente pericoloso. In una rete con neutro isolato, la corrente di ritorno è condivisa tra il cavo e la terra fisica in un certo senso rispetto alle impedenze del circuito in parallelo. Le sorgenti di interferenza che causano queste correnti di circuito possono superare i limiti di sicurezza industriale in determinate condizioni. Se la corrente scorre nel terreno fisico, si trova in un ambiente pericoloso e fuori dai controlli ignifughi. I potenziali di contatto e le sorgenti di accensione non sono necessariamente limitati a 50 Hz e possono essere ugualmente pericolosi alle alte frequenze.

Iniziative per aumentare l'immunità del relè di protezione possono mascherare situazioni potenzialmente pericolose. Interruzioni per interferenza permanente nella messa a terra del cavo possono indicare la circolazione di correnti ad alta frequenza. I produttori desensibilizzano attivamente i relè per controllare il rumore di terra. Sono usati modo effettivo riduzioni della sensibilità come la correlazione del segnale e i codici di comunicazione di rilevamento/correzione degli errori di filtraggio sincrono per terminali intelligenti. Tuttavia, esiste un problema di sicurezza con i progetti noti in cui un relè reso meno sensibile per controllare il rumore di terra, ad es. più persistenti, possono mascherare la condizione quando le fonti di interferenza si avvicinano a livelli pericolosi.

Le correnti di modo comune ad alta frequenza negli anelli sono una conseguenza importante tecnologia moderna guida e non può essere eliminato. La riduzione di queste correnti è funzione dell'impedenza di controllo del circuito corrispondente, controllando quindi quale percorso queste correnti portano alla sorgente.

I dispositivi di protezione elettrica adatti all'uso in ambienti pericolosi (esplosivi) sono altamente regolamentati da standard australiani e internazionali e le certificazioni sono pubblicate e mantenute da organismi indipendenti. Al momento del deposito della domanda di brevetto, i dispositivi di protezione elettrica certificati con larghezza di banda sufficiente per isolare correttamente la portante o le correnti di frequenza di commutazione generate dagli azionamenti dell'elettronica di potenza non sono ampiamente disponibili per l'uso in ambienti pericolosi come le miniere.

È necessario affrontare le questioni di cui sopra al fine di migliorare la sicurezza, in particolare, sebbene non esclusivamente in ambienti pericolosi (potenzialmente esplosivi), migliorando la sicurezza del rilevamento della dispersione verso terra.

INVENZIONE

La presente invenzione fornisce un metodo per rilevare le correnti di guasto, inclusa una banda di rumore, per evitare i problemi di sicurezza operativa di dispersione verso terra, continuità di terra e relè di blocco di guasto a terra utilizzati in combinazione con azionamenti a velocità variabile.

Nel tentativo di ridurre o eliminare i problemi della tecnica nota sopra identificati, la presente invenzione riguarda un metodo per misurare, analizzare e distinguere la dispersione di corrente, le componenti di corrente e/o le correnti di guasto nei sistemi elettrici. L'invenzione fornisce inoltre metodi per rilevare guasti a terra e correnti di dispersione in c.c. ea frequenza superiore, in particolare, sebbene non esclusivamente, in reti con neutro isolato e guasto limitato in aree pericolose come, ma non limitate a, le miniere. L'invenzione fornisce inoltre un metodo per rilevare guasti e correnti di dispersione in azionamenti a velocità variabile utilizzando la banda di rumore per rilevare guasti come la dispersione verso terra. La presente invenzione fornisce inoltre un metodo per analizzare il contenuto di frequenza delle correnti dell'anello di massa relative all'elettronica di potenza di commutazione in una rete di alimentazione neutra isolata per azionare dispositivi di protezione o per fornire informazioni di avviso e diagnostiche relative a variazioni anomale negli spettri della corrente di dispersione.

L'applicazione di tecniche avanzate di estrazione del segnale e la successiva analisi di questi segnali in relazione alle caratteristiche della protezione differenziale in una rete neutra isolata è nuova e unica. Secondo una forma di realizzazione preferita, le componenti del segnale vengono analizzate come prima, ma filtrate dai dispositivi di protezione elettrica esistenti. Se l'apparecchiatura di protezione non è in grado di monitorare questi componenti del segnale, non sarà possibile un'interpretazione avanzata. Una volta ricevuti i dati del segnale, i dati possono essere interpretati per indicare danni effettivi, guasti ai componenti o modifiche involontarie del cavo che non hanno provocato una condizione pericolosa ma che potrebbero verificarsi in futuro. La mancanza di analisi dell'intero spettro del segnale per identificare il pericolo è indesiderabile.

Una volta ottenute le informazioni sul segnale, è possibile analizzarle e interpretarle per una particolare applicazione e ottenere informazioni diagnostiche sulla fonte della dispersione verso terra. Ad esempio, la fonte di una variazione anomala nella corrente di dispersione potrebbe essere un variatore di velocità che funziona a una particolare frequenza fondamentale e una frequenza di commutazione univoca. Tali informazioni possono essere utilizzate per individuare una fonte di corrente di dispersione (probabilmente semplice come un singolo condensatore danneggiato) in un sistema complesso.

Il metodo secondo l'invenzione può essere applicato in vari punti della rete. Ad esempio, quando applicato alla stella di protezione primaria di una rete neutra isolata da guasti limitati, consente di utilizzare i dati raccolti per rilevare, monitorare e diagnosticare a distanza le dispersioni a terra e altri guasti nelle apparecchiature che operano nel sottosuolo o in un ambiente pericoloso, senza il uso del convenzionale strumenti di misurazione e analisi nella zona più pericolosa.

Uno scopo della presente invenzione è quello di migliorare l'immunità di un relè di protezione in grado di mascherare situazioni potenzialmente pericolose fornendo l'apparecchiatura di misurazione a banda larga richiesta per monitorare circuiti, correnti e tensioni di modo comune. Un altro scopo della presente invenzione è quello di ridurre il numero di continui interventi indesiderati dei relè nella protezione della corrente di terra. Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo per interpretare i segnali di rumore e le correnti dell'anello di massa associati all'uso di azionamenti a velocità variabile in una rete di alimentazione neutra isolata.

Uno scopo dell'invenzione è quello di fornire un metodo per rilevare la presenza di corrente continua e/o correnti di dispersione di frequenza superiore al fine di consentire l'attivazione di dispositivi di protezione per eliminare potenziali pericoli quali archi elettrici o accensione di scintille in atmosfere esplosive, potenziale ad un luogo calpestabile o toccabile, come pericolo per il personale a contatto con apparecchiature alimentate con energia e surriscaldamento di parti e assiemi elettrici derivante da flussi di energia non simulati.

Ancora un altro scopo dell'invenzione è fornire un sistema elettrico, un metodo per caratterizzare l'energia in stato stazionario e le armoniche della frequenza di commutazione per fornire informazioni diagnostiche per aiutare a identificare, isolare o riparare apparecchiature che stanno causando danni all'attivazione delle apparecchiature di protezione elettrica.

L'invenzione fornisce inoltre un metodo per interpretare i dati a banda aperta in modo che una persona interessata possa determinare se un azionamento a velocità variabile sta causando una corrente di dispersione.

L'invenzione fornisce anche un relè in grado di rilevare e interpretare dati che consentono di determinare l'origine di una dispersione verso terra e, più specificamente, una dispersione verso terra da un variatore di velocità.

In una forma ampia, la presente invenzione include:

Un relè in grado di rilevare segnali CC o di frequenza superiore rilevanti per il normale funzionamento dell'elettronica di potenza di commutazione (in contrapposizione a un disturbo elettrico transitorio o a una condizione di guasto) allo scopo di analizzare le correnti di dispersione verso terra al fine di azionare i dispositivi di protezione.

In un'altra forma ampia, la presente invenzione include:

Un metodo per rilevare e interpretare segnali in c.c. e a frequenza superiore per ottenere informazioni diagnostiche per aiutare a identificare, isolare o riparare apparecchiature che generano corrente di dispersione:

a) campionare il segnale elettrico generato dal dispositivo elettronico di commutazione,

b) analizzare i dati del segnale campionato per ottenere caratteristiche che possano identificare in modo univoco la sorgente del segnale,

c) confronto delle caratteristiche dei dati con quelle di apparecchiature note, con dati equivalenti prelevati dalla stessa apparecchiatura in un altro momento,

d) interpretare il segnale campionato per vedere se i dati indicano un pericolo elettrico.

La presente invenzione fornisce inoltre un metodo per misurare, analizzare e determinare le correnti di dispersione e/o di guasto nei sistemi elettrici, inclusa l'elettronica di potenza a commutazione, e consente, tramite la lettura e l'interpretazione dei segnali campionati, di identificare:

a) correnti di dispersione o guasto in c.c.;

b) componenti fondamentali e armoniche delle correnti a frequenza di rete;

c) le correnti fondamentali e armoniche del convertitore switching.

In ancora un'altra forma di aspetto ampio, i metodi della presente invenzione includono:

Un metodo per rilevare e interpretare i segnali elettrici provenienti dall'elettronica di potenza di commutazione in un sistema elettrico per consentire l'analisi di questi segnali per determinare la dispersione verso terra o il guasto;

in cui il metodo include i seguenti passaggi:

a) campionare un segnale generato da un dispositivo elettrico,

b) misura in uno o più punti dell'impianto elettrico che alimenta il dispositivo,

c) discretizzazione di una corrente o di un gruppo di correnti che circolano in un sistema elettrico,

d) convertire i segnali campionati in una forma dati idonea all'analisi;

e) analisi di questi dati per determinare se sono indicativi di danni o potenziali danni alle apparecchiature elettroniche di potenza collegate;

f) interpretare i dati per vedere se indicano un pericolo elettrico.

Secondo una forma di realizzazione preferita, il metodo comprende inoltre le seguenti fasi:

a) attivazione dei dispositivi di protezione per l'apertura del circuito di alimentazione se la frequenza elettrica o le correnti di dispersione delle armoniche elettriche superano determinati livelli e durate,

b) attivare dispositivi di protezione per aprire il circuito di alimentazione se la corrente di dispersione CC o a frequenza superiore è a livelli eccessivi,

c) fornire informazioni diagnostiche relative alle caratteristiche dell'apparecchiatura che potrebbero essere la causa dei segnali di perdita rilevati.

Secondo una forma di realizzazione preferita, la misura può essere effettuata in uno o più punti di osservazione in un sistema elettrico, come un singolo conduttore, un gruppo di conduttori, una misura diretta di una corrente in un ramo parallelo, per dedurre la corrente che scorre in un secondo ramo parallelo. Preferibilmente, i dati nel dominio del tempo campionati vengono convertiti in frequenza utilizzando trasformate di Fourier discrete, trasformate di Fourier veloci o tecniche di elaborazione del segnale riconosciute simili.

Secondo una forma di realizzazione preferita, l'interpretazione delle correnti individuate in alcune presunte topologia e stato operativo consente di dedurre uno o più dei seguenti eventi e/o parametri:

(i) Dispersione CC a terra fisica o cablata;

(ii) dispersione delle correnti fondamentali e armoniche della frequenza di rete verso le terre fisiche o cablate;

(iv) dispersione delle correnti del convertitore di commutazione fondamentale e armonica a terra fisica o cablata;

(v) frequenza di commutazione nominale del convertitore di potenza;

(vi) filtri di modo comune inefficaci o difettosi su convertitori a commutazione o apparecchiature alimentate da convertitori a commutazione.

Secondo una forma di realizzazione preferita, il metodo utilizza analisi nel dominio della frequenza a banda larga e intelligenza artificiale(incluso ma non limitato al riconoscimento del modello) per identificare la potenza elettrica e le frequenze fondamentali e le armoniche di commutazione in fase attiva, neutro, conduttori di controllo di terra e reti elettriche.

La presente invenzione fornisce un'alternativa alla tecnica nota e gli inconvenienti individuati. I suddetti ed altri scopi e vantaggi risulteranno evidenti dalla descrizione che segue. La descrizione fa riferimento alle immagini allegate, che ne fanno parte e che, a titolo esemplificativo, mostrano concrete realizzazioni dell'invenzione. Queste forme di realizzazione saranno descritte in modo sufficientemente dettagliato per consentire agli esperti del ramo di mettere in pratica l'invenzione, fermo restando che possono essere utilizzate altre forme di realizzazione e che possono essere apportate modifiche di progettazione senza violare l'ambito dell'invenzione. Pertanto, quanto segue descrizione dettagliata non deve essere inteso in senso limitativo, e l'ambito della presente invenzione è meglio definito nelle rivendicazioni allegate.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

La presente invenzione verrà ora descritta più dettagliatamente in una forma di realizzazione preferita, ma non limitativa.

Gli esempi citati sono illustrativi e non devono essere interpretati come limitativi dell'ambito dell'invenzione. Sebbene questo documento descriva diverse varianti attuazione dell'invenzione, si deve intendere che essi possono essere modificati, e pertanto quanto descritto non deve essere interpretato come limitativo dei dettagli esatti esposti, ma come ammissibile di tali modifiche che rientrano nell'ambito della descrizione. Sebbene gli aspetti del metodo e dell'apparato dell'invenzione verranno descritti con riferimento al loro uso in reti neutre isolate, si dovrebbe comprendere che l'invenzione ha applicazioni alternative.

Metodo di misurazione, analisi e interpretazione

Secondo la metodologia, il primo passo è misurare il segnale e ottenere i dati necessari per l'analisi. Questo viene fatto mediante campionamento digitale.

Misurazione del segnale

Il campionamento digitale di una corrente o di un gruppo di correnti viene effettuato con banda sufficiente a ricostruire correttamente l'ampiezza e la fase della frequenza elettrica generata e le sue armoniche, nonché la frequenza portante principale dell'elettronica di commutazione e della banda laterale di modulazione. La larghezza di banda di campionamento include DC.

La misura può essere effettuata in uno o più punti di osservazione dell'impianto elettrico:

a) un conduttore (conduttore di terra, neutro o fase separata);

b) gruppo di conduttori (campionamento simultaneo di tre conduttori di singole fasi e/o neutro (se presente) come bilancio di corrente, al fine di misurare direttamente la corrente residua o la corrente di dispersione su un fascio trifase);

c) misura diretta di una corrente in un ramo parallelo per dedurre la corrente che scorre in un secondo ramo in parallelo con opportune ipotesi circa le impedenze dei rami (es. misura della corrente di terra del cavo combinata con la corrente residua di tre fasi per dedurre la corrente che scorre in il terreno fisico).

d) misurazione della corrente continua nei rami paralleli utilizzando l'ampiezza, la fase e il contenuto di frequenza delle misurazioni per determinare quale ramo presenta un guasto a terra e/o la portata totale della corrente di guasto a terra.

Conversione del segnale

I dati nel dominio del tempo campionati vengono convertiti nel dominio della frequenza utilizzando trasformate di Fourier discrete, trasformate di Fourier veloci o una tecnica di elaborazione del segnale riconosciuta simile. Questa trasformazione fornisce la grandezza e la fase di ciascuna componente di frequenza nei dati campionati nel dominio della frequenza.

Lo spettro di ampiezza dei dati nel dominio della frequenza generati dalla trasformata di Fourier discreta o veloce è limitato a ignorare il rumore a banda larga e lasciare solo linee spettrali significative associate a componenti di frequenza specifici di interesse.

Analisi del segnale

Le informazioni nel dominio della frequenza vengono utilizzate per:

identificazione della frequenza elettrica fondamentale (che può essere generata dal carico tramite elettronica di commutazione variabile o ad una frequenza di rete fissa (tipicamente 50/60 Hz). Se esiste una componente CC, viene identificata. A seconda di dove viene effettuata la misurazione, la frequenza elettrica e le armoniche di ordine basso possono essere presenti o meno.

Se viene identificata una frequenza elettrica fondamentale, le armoniche della frequenza elettrica sono determinate dalla grandezza e dalla frequenza (solitamente multipli interi della frequenza elettrica fondamentale). Se sono presenti più moduli elettronici di commutazione, è possibile rilevare la frequenza elettrica e diverse armoniche di tale frequenza.

La frequenza di commutazione fondamentale (o portante) è identificata per carichi che includono CC o variabili (generati) correnti alternate dall'elettronica di commutazione. Se vengono rilevate più frequenze portanti, si distinguono identificando le componenti combinatorie relative alle frequenze elettriche fondamentali identificate.

Queste informazioni possono quindi essere utilizzate per:

i) attivare dispositivi di protezione per aprire il circuito di alimentazione se la frequenza elettrica o le correnti di dispersione delle armoniche superano i livelli e le durate specificati;

ii) attivazione di dispositivi di protezione per aprire il circuito di alimentazione se le correnti di dispersione ad alta frequenza sono a livelli eccessivi;

iii) Avverte che le correnti ad alta frequenza esistono a un'ampiezza che è motivo di preoccupazione data la loro posizione e fornisce informazioni diagnostiche per aiutare a localizzare la sorgente (ad es. la causa del segnale è un variatore di velocità funzionante a una frequenza fondamentale di 40 Hz, quando commutato a 3,4 kHz) per indicare che un cambiamento evidente che si è appena verificato nel livello dei componenti della frequenza del segnale rilevati può indicare il danneggiamento di un assieme o di una parte, o un cambiamento inaccettabile nell'infrastruttura di cablaggio.

Secondo il metodo, dai dati del segnale si può dedurre che qualcosa non va (c'è un danno potenziale, se non reale), ad esempio ci sono correnti che non dovrebbero essere presenti. Offrendo un relè con larghezza di banda estesa per includere componenti di frequenza che normalmente non vengono presi in considerazione dai dispositivi di protezione e utilizzando l'elaborazione del segnale per caratterizzare i segnali che rileva, tale relè è in grado di fornire una protezione superiore e quindi una maggiore sicurezza, necessaria a causa dell'applicazione in espansione della moderna elettronica di potenza a commutazione in aree pericolose.

Inoltre, gli esperti del ramo apprezzeranno che molti cambiamenti e modifiche possono essere apportati all'invenzione senza violare l'idea generale e l'ambito dell'invenzione come ampiamente descritto qui.

1. Un metodo per il campionamento digitale di una corrente o di un gruppo di correnti in un sistema elettrico, che include l'utilizzo di una banda di frequenza sufficiente in detto campionamento per ricostruire l'ampiezza e la fase della frequenza elettrica generata e le sue armoniche e la frequenza portante principale di l'elettronica di commutazione e le bande laterali di modulazione.

2. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la banda di campionamento include corrente continua.

3. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il campionamento viene effettuato in uno o più punti di osservazione dell'impianto elettrico.

4. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i punti di osservazione comprendono un conduttore o un gruppo di conduttori.

5. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che un conduttore è scelto dal conduttore di terra, neutro o una fase separata.

6. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 4, comprendente inoltre la fase di campionare contemporaneamente i tre conduttori delle singole fasi per misurare direttamente la corrente residua o di dispersione sul fascio delle tre fasi.

7. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 4, comprendente la fase di misurare direttamente una corrente nel ramo parallelo per dedurre la corrente che scorre nel secondo ramo parallelo.

8. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 4, comprendente inoltre la fase di misurare le impedenze relative dei rami nella corrente di terra del cavo in combinazione con la corrente residua delle tre fasi per dedurre la corrente che scorre nella terra fisica.

9. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 8, comprendente inoltre la fase di convertire i segnali nel dominio della frequenza.

10. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che nel dominio della frequenza viene utilizzato un metodo di elaborazione del segnale, scelto tra trasformate di Fourier discrete o trasformate di Fourier veloci.

11. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 10, comprendente inoltre la fase di convertire il segnale per ottenere l'ampiezza e la fase di ciascuna componente di frequenza nei dati nel dominio della frequenza campionati.

12. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 11, in cui lo spettro dei dati nel dominio della frequenza ottenuti dalla trasformata di Fourier discreta o veloce è limitato in modo da non tenere conto del rumore di fondo a banda larga.

13. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 12, comprendente inoltre la fase di lasciare solo righe spettrali significative associate a particolari frequenze componenti di interesse.

14. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 13, comprendente inoltre la fase di analizzare dati nel dominio della frequenza per determinare una frequenza elettrica fondamentale.

15. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 14, in cui l'analisi nel dominio della frequenza identifica gli spettri nelle analisi dei segnali e identifica la presenza di un arco elettrico in un sistema elettrico.

16. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che la componente continua è identificata se esiste.

17. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che, a seconda che sia identificata la frequenza elettrica fondamentale, si individuano per grandezza e frequenza armoniche della frequenza elettrica che sono multipli interi della frequenza elettrica fondamentale.

18. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 17, comprendente inoltre la fase che se nel sistema sono presenti più elettronica di commutazione, possono essere rilevate più frequenze elettriche e armoniche di quella frequenza.

19. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che la frequenza di commutazione principale (o portante) è identificata per carichi che comprendono sia corrente continua che corrente alternata generata dalla frequenza elettrica generata dall'elettronica di commutazione.

20. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che, se vengono rilevate più frequenze portanti, esse si distinguono identificando componenti combinatorie rispetto alle principali frequenze elettriche.

21. Metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 20, comprendente inoltre la fase di utilizzare le informazioni di misurazione per:
attivazione di dispositivi di protezione per aprire il circuito di alimentazione se le correnti di dispersione della frequenza elettrica o le armoniche della frequenza elettrica superano i livelli e le durate stabilite.

22. Il metodo di campionamento digitale della rivendicazione 21, comprendente inoltre la fase di utilizzare le informazioni di misurazione per:
attivazione di dispositivi di protezione per aprire il circuito di alimentazione se le correnti di dispersione ad alta frequenza sono a livelli eccessivi.

23. Il metodo di campionamento digitale della rivendicazione 22, comprendente inoltre la fase di utilizzare le informazioni di misurazione per:
la convinzione che esistano correnti ad alta frequenza in qualche luogo e di ottenere informazioni diagnostiche per aiutare a localizzare la fonte della corrente indesiderata.

24. Il metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 1, comprendente le fasi:
a) rilevare e interpretare segnali in corrente continua ea frequenza superiore per consentire l'ottenimento di informazioni diagnostiche utili all'identificazione, all'isolamento o alla riparazione di apparecchiature che generano corrente di dispersione;
b) campionare il segnale elettrico naturalmente generato dall'elettronica di commutazione di potenza dai carichi collegati all'impianto elettrico;
c) analizzare i dati del segnale campionato naturalmente per ottenere caratteristiche dei dati che possano identificare in modo univoco la sorgente di quel segnale;
d) confronto delle caratteristiche dei dati con le caratteristiche dei dati di apparecchiature note, con dati equivalenti ottenuti dalla stessa apparecchiatura in un altro momento;
e) interpretare il segnale campionato per vedere se i dati indicano un pericolo elettrico.

25. Il metodo di campionamento digitale secondo la rivendicazione 5, comprendente la fase di leggere e interpretare i segnali campionati per l'identificazione:
f) correnti di dispersione o guasto in c.c.;
g) componenti fondamentali e armoniche delle correnti a frequenza di rete;
h) le correnti fondamentali e armoniche del convertitore switching.

26. Un metodo per rilevare e interpretare i segnali elettrici generati naturalmente da una corrente o da un gruppo di correnti che fluiscono nell'elettronica di potenza a commutazione, che è un carico connesso in un sistema elettrico, per consentire, mediante l'analisi di questi segnali, di determinare una dispersione verso terra o guasto, il metodo comprendente le fasi di:
a) campionare un segnale creato in un sistema elettrico da una corrente o da un gruppo di correnti in un dispositivo elettrico;
b) misurazioni in uno o più punti dell'impianto elettrico che alimentano tale dispositivo e campionamento digitale della corrente o gruppo di correnti nell'impianto elettrico utilizzando una banda sufficiente in detto campionamento per ricostruire l'ampiezza e la fase della frequenza elettrica generata e la sua armoniche e le principali frequenze dell'elettronica di commutazione della portante e bande laterali di modulazione;
c) discretizzazione di una corrente o di un gruppo di correnti che circolano in un sistema elettrico;
d) convertire i segnali campionati in una forma dati idonea all'analisi;
e) analizzare i dati per determinare se indicano danni o potenziali danni alle apparecchiature elettroniche di potenza collegate;
f) interpretare i dati per vedere se indicano un pericolo elettrico.

27. Il metodo della rivendicazione 26, comprendente inoltre le fasi di:
a) attivazione di dispositivi di protezione per l'apertura del circuito di alimentazione se le correnti di dispersione della frequenza elettrica o le armoniche della frequenza elettrica superano i livelli e le durate specificati;
b) attivazione di dispositivi di protezione per l'apertura del circuito di alimentazione se le correnti di dispersione in c.c. oa frequenza superiore sono a livelli eccessivi;
c) ottenere informazioni diagnostiche relative alle caratteristiche delle apparecchiature che possono causare i segnali di perdita rilevati.

28. Metodo secondo la rivendicazione 27, caratterizzato dal fatto che la misura viene effettuata in almeno un punto di osservazione dell'impianto elettrico.

29. Metodo secondo la rivendicazione 28, caratterizzato dal fatto che il punto di osservazione è un conduttore.

30. Metodo secondo la rivendicazione 28, caratterizzato dal fatto che il punto di osservazione è un gruppo di conduttori.

31. Metodo secondo la rivendicazione 29 o 30, caratterizzato dal fatto che il punto di osservazione è il punto di misura diretta di una corrente nel ramo parallelo.

32. Metodo secondo la rivendicazione 31, caratterizzato dal fatto che l'osservazione di una misura diretta di una corrente nel ramo parallelo permette di trarre una conclusione circa la corrente che scorre nel secondo ramo parallelo.

33. Il metodo della rivendicazione 32, in cui i dati campionati nel dominio del tempo vengono convertiti nel dominio della frequenza usando trasformate di Fourier discrete.

34. Metodo secondo la rivendicazione 33, in cui detti dati campionati nel dominio del tempo vengono convertiti nel dominio della frequenza usando trasformate di Fourier veloci.

35. Metodo secondo la rivendicazione 34, in cui i dati campionati nel dominio del tempo vengono convertiti nel dominio della frequenza utilizzando un metodo di elaborazione del segnale.

36. Metodo secondo la rivendicazione 35, caratterizzato dal fatto che l'interpretazione delle correnti individuate in alcune presunte topologie e stati operativi consente di concludere uno o più dei seguenti eventi e/o parametri:
(i) dispersione in c.c. alla terra fisica o del filo;
(ii) dispersione delle correnti fondamentali e armoniche della frequenza di rete verso terra fisica o cablata;
(iii) le ampiezze relative delle corrispondenti armoniche di frequenza elettrica;
(iv) dispersione di corrente dal convertitore fondamentale e di commutazione armonica alla terra fisica o cablata;
(v) frequenza di commutazione nominale del convertitore elettrico;
(vi) filtri di modo comune inefficienti o danneggiati su convertitori a commutazione o apparecchiature alimentate da convertitori a commutazione.

37. Un dispositivo di protezione in grado di rilevare segnali in corrente continua e a frequenza superiore relativi al funzionamento normale e anomalo dell'elettronica di potenza di commutazione collegata come carico all'impianto elettrico, ai fini dell'analisi delle correnti di dispersione verso terra, al fine di accendersi il dispositivo di protezione e il dispositivo di protezione configurato per campionare digitalmente una corrente o un gruppo di correnti in un sistema elettrico utilizzando una larghezza di banda sufficiente in detto campionamento per ricostruire l'ampiezza e la fase della frequenza elettrica generata e le sue armoniche e la frequenza portante principale della commutazione elettronica e bande laterali di modulazione.

38. Dispositivo di protezione secondo la rivendicazione 37, avente inoltre una larghezza di banda estesa per includere componenti di frequenza che normalmente non vengono prese in considerazione dai dispositivi di protezione.

39. Dispositivo di protezione secondo la rivendicazione 38, dotato inoltre di mezzi di elaborazione del segnale per caratterizzare i segnali rilevati, in cui il dispositivo di protezione è in grado di fornire un'ottima protezione e quindi una maggiore sicurezza, necessaria per il crescente utilizzo della moderna elettronica di potenza di commutazione in zone pericolose.

GOST P 50326-92 (IEC 513-76)

Gruppo P07

STANDARD STATALE DELLA FEDERAZIONE RUSSA

PRINCIPI FONDAMENTALI DI SICUREZZA DELLE APPARECCHIATURE ELETTRICHE UTILIZZATE NELLA PRATICA MEDICA

Aspetti di base della filosofia di sicurezza delle apparecchiature elettriche utilizzate nella pratica medica

Data di introduzione 1993-01-01

DATI INFORMATIVI

1. PREPARATO E INTRODOTTO dal Comitato Tecnico per la Standardizzazione dei Dispositivi e Apparati Medici (TC 11)

2. APPROVATO E ATTUATO con decreto dello standard statale della Russia del 07.10.92 N 1321

La presente norma internazionale è stata redatta applicando direttamente la norma IEC 513-76 "Principi di base di sicurezza materiale elettrico usato in pratica medica" e gli corrisponde pienamente

3. Periodo di ispezione - 1997, frequenza di ispezione - 5 anni

4. INTRODOTTO PER LA PRIMA VOLTA

1. INTRODUZIONE

1. INTRODUZIONE

Questa norma si occupa delle misure per garantire la sicurezza del paziente e dell'operatore durante l'utilizzo di apparecchiature elettromedicali (di seguito denominate apparecchiature).

Tutti i requisiti della norma sono obbligatori.

I motivi per cui le apparecchiature mediche possono causare seri pericoli sono:

Energia generata durante il normale funzionamento dell'apparecchiatura;

Energie generate a seguito di condizioni iniziali errate;

Interruzione del funzionamento dell'attrezzatura, se le condizioni del paziente dipendono dalle sue prestazioni (attrezzatura di supporto vitale) o se il metodo diagnostico (trattamento) non consente di interrompere il processo.

Questi pericoli possono mettere in pericolo il paziente, l'operatore, il personale di servizio, nonché le apparecchiature o le installazioni.

Questi rischi possono essere causati da:

1) vari tipi energia elettrica, ad esempio, corrente elettrica continua che passa attraverso il corpo del paziente, o trasformazioni di energia elettrica in forme come radiazione, energia ultrasonica o ad alta frequenza, o particelle accelerate di un atomo;

2) forze meccaniche derivanti da un uso improprio dell'apparecchiatura, malfunzionamento del suo funzionamento a seguito di danneggiamento elettrico o meccanico, mancanza di dispositivi di sicurezza, presenza di superfici pericolose, angoli o spigoli vivi, disomogeneità, sporgenze o simili;

3) interferenze ad alta frequenza che possono interferire con i processi automatici, la registrazione dei dati diagnostici o il trattamento;

4) temperature superficiali eccessive che possono provocare ustioni o stress;

5) incendio, se il danneggiamento dell'apparecchiatura comporta la deposizione di materiale fuso, la combustione dei cavi elettrici e altri oggetti circostanti;

6) pericoli chimici derivanti dall'emissione di liquidi o gas chimicamente aggressivi, velenosi o infiammabili, o dal contatto con materiali biologicamente pericolosi;

7) errori durante la sostituzione di singole parti dell'apparecchiatura, sequenza errata delle operazioni, comparsa indesiderata del segnale di uscita, ecc.;

8) danneggiamento dei componenti delle apparecchiature destinate al supporto vitale del paziente;

9) danni all'alimentazione o altri disturbi nell'ambiente.

2. SICUREZZA DELL'ATTREZZATURA

I requisiti di sicurezza delle apparecchiature sono stati affrontati in molti standard nazionali, regionali e internazionali. Tuttavia, le apparecchiature utilizzate in medicina richiedono la considerazione di alcuni aspetti particolarmente importanti:

il paziente può essere eccezionalmente sensibile ai pericoli perché inconsapevole di essi, incapace di difendersi da essi, e anche per la sensibilità agli influssi esterni dovuta al metodo di trattamento, ad esempio rompendo le sue naturali barriere protettive.

La vita del paziente può dipendere dal funzionamento dell'apparecchiatura; in tali casi, l'affidabilità funzionale delle apparecchiature e degli impianti costituisce un fattore di sicurezza.

In alcuni casi, l'irradiazione ripetuta di un medico che diagnostica o cura i pazienti può causare un pericolo.

Una persona è in grado di assorbire una quantità limitata di energia vari tipi. Il superamento dei limiti sperimentali può causare lesioni o morte. Di recente, è opinione diffusa che una persona debba essere protetta anche da sensazioni innocue, ma spiacevoli, che possono essere evitate senza influire sul processo di trattamento.

La quantità di energia fornita al paziente è determinata dal medico. Tuttavia, la calibrazione e l'accuratezza dell'indicazione della quantità di energia devono essere garantite dal funzionamento dell'apparecchiatura, e potenza nominale non deve superare di molto il valore massimo richiesto per il trattamento, per il quale l'apparecchiatura è progettata.

Il medico o il personale che lavora con l'apparecchiatura deve possedere determinate abilità nell'utilizzo dell'apparecchiatura ed essere consapevole dei possibili pericoli durante il suo funzionamento.

In casi particolari, gli avvisi di avvertenza devono essere appesi o stampati nel manuale di istruzioni dell'apparecchiatura. Lo scopo delle etichette di avvertenza è prevenire l'uso improprio e gravi errori nel funzionamento dell'apparecchiatura. Alcuni inconsapevoli e errori comuni può essere evitato utilizzando dispositivi di comunicazione o di controllo del collegamento appropriati.

La considerazione di questi fattori e un attento studio delle norme vigenti e della letteratura pertinente consentono di concludere che la sicurezza del funzionamento dell'apparecchiatura nel caso generale dovrebbe includere non solo le questioni relative direttamente all'apparecchiatura stessa, ma anche prevedere una combinazione di misure per garantire la sicurezza delle apparecchiature negli impianti elettrici degli edifici, compreso il funzionamento e l'applicazione. La sicurezza è un concetto relativo e la sicurezza assoluta, sebbene l'obiettivo finale, non può mai essere raggiunta. Le misure di sicurezza applicate correttamente non devono limitare la funzionalità dell'apparecchiatura. Inoltre, usato soluzioni tecniche deve fornire una protezione adeguata al paziente, all'operatore e al personale di servizio.

La sicurezza elettrica può essere garantita:

Mezzi abbinati alle apparecchiature (sicurezza elettrica incondizionata);

Ulteriori misure di protezione (sicurezza elettrica condizionata).

Se le misure sopra elencate non sono garantite, la sicurezza dell'attrezzatura può essere prevista dalle regole per il suo posizionamento e utilizzo.

L'apparecchiatura è caratterizzata da una durata, determinata dalle sue qualità individuali, dagli effetti delle condizioni ambiente esterno, la frequenza del suo utilizzo e il controllo sull'operazione. Alcuni malfunzionamenti possono essere prevenuti con ispezioni periodiche e una corretta manutenzione. Il verificarsi di malfunzionamenti, la cui causa può non essere rilevata, può essere evitato utilizzando apparecchiature opportunamente progettate con un fattore di sicurezza sufficientemente elevato o dispositivi di protezione. Il concetto di fattore di sicurezza include non solo meccanico e fattori elettrici, ma anche l'effetto dell'uso e dell'usura delle attrezzature, la conoscenza dei metodi di produzione e delle condizioni di trasporto e stoccaggio.

Si ritiene che la probabilità che si verifichino contemporaneamente due guasti indipendenti l'uno dall'altro sia molto piccola. Pertanto, è possibile avere un sistema di protezione in cui qualsiasi primo guasto può essere rilevato prima del secondo guasto. L'applicazione di questi principi a vari tipi di pericoli si riduce alla seguente analisi.

2.1. Pericolo elettrico

Le misure di sicurezza contro le scosse elettriche quando si lavora con le apparecchiature sono considerate in tutti gli standard esistenti per le apparecchiature elettriche. È noto che la fonte di questo tipo di pericolo è una differenza di potenziale, che di solito si verifica tra la terra e uno o più conduttori di un impianto elettrico.

Le condizioni in cui il paziente o l'operatore sono collegati a terra o collegati a terra tramite una bassa resistenza, o il contatto del paziente o dell'operatore con un conduttore di alimentazione (o qualsiasi altro conduttore ad esso collegato) possono causare un rischio di scossa elettrica (Figura 1).

Fig. 1. Pericolo causato dal contatto con la rete

L'entità del pericolo dipende dalla tensione, dalla resistenza del corpo del paziente e dal percorso corrente elettrica attraverso di lui. L'entità del pericolo di questo tipo può essere ridotta soddisfacendo il requisito fondamentale: tutti gli esseri viventi devono essere protetti dal contatto accidentale.

Di solito tale protezione è ottenuta mediante un isolamento protettivo di base, che è considerato l'unica misura di protezione. Tuttavia, per escludere la possibilità di pericolo dopo il primo incidente, un'unica misura di protezione non può ritenersi sufficiente (anche nel caso in cui la corrente di dispersione in condizioni normali non superi il valore consentito).

Possono essere applicati i metodi standard utilizzati in tutte le apparecchiature elettriche per la protezione contro i guasti dell'isolamento primario attrezzature mediche:

classe I - messa a terra delle parti conduttive accessibili che possono essere esposte se l'isolamento è danneggiato;

classe II - doppio isolamento;

classe III - combinazione di separazione dei circuiti e bassissima tensione.

Il principio della doppia protezione esclude gli apparecchi con solo isolamento di base (classe 0). Questo principio si applica non solo a una parte dell'alimentazione, ma anche a tutte le altre parti dell'apparecchiatura. Il livello consentito di corrente di dispersione viene ridotto, il che significa che una parte conduttiva che trasporta tensione è considerata "in tensione" se è possibile ottenere una corrente di dispersione superiore a quella consentita.

Le parti accessibili senza l'uso di un utensile devono avere una tensione verso terra non superiore a 4 V ca rms o 30 V cc in caso di guasto dell'isolamento principale di sicurezza su una parte conduttiva accessibile. Tuttavia, esiste una limitazione per i casi in cui non si desidera una connessione conduttiva tra tale parte e il paziente.

Per le apparecchiature, il problema reale è una combinazione dei seguenti fattori:

Ipersensibilità causata da una connessione a bassa resistenza al cuore del paziente o all'ambiente circostante;

Il livello di densità di corrente che può causare fibrillazione ventricolare o un significativo indebolimento della pulsazione;

Un periodo prolungato durante il quale i pazienti possono essere a stretto contatto con l'apparecchiatura;

Prevenzione di ustioni accidentali durante interventi chirurgici con correnti ad alta frequenza.

Esistono due modi per le correnti di dispersione:

Dalla rete per resistenza e capacità di isolamento attraverso il circuito collegato al paziente e attraverso il paziente a massa (Fig. 2).

Fig.2. Corrente di dispersione per paziente

Fig.2. Corrente di dispersione per paziente

1 - parte applicata o catena del paziente, 2 - Dispersione di corrente Specialisti per bambini e adulti, oculista pediatrico

Questa corrente è chiamata "corrente di dispersione verso il paziente" e se il paziente è collegato a terra, questo tipo di corrente scorre costantemente;

Dal circuito principale per resistenza e capacità di isolamento alle parti accessibili dell'apparecchiatura. In condizioni normali, questo tipo di corrente fluirà quasi interamente attraverso il conduttore di terra di protezione verso terra se l'apparecchiatura è collegata a terra. Tuttavia, parte della corrente può fluire attraverso il paziente che tocca parti accessibili che sono direttamente o indirettamente collegate a terra. Questa corrente è denominata "corrente di dispersione del telaio". In condizioni normali, la corrente del tipo in esame è molto piccola e fluisce solo quando sono soddisfatte contemporaneamente le seguenti condizioni necessarie (Fig. 3):

Fig.3. Corrente di dispersione del telaio

Fig.3. Corrente di dispersione del telaio

1 - medico, 2 - un paziente, 3 - corrente di dispersione

Il paziente è a terra (prima condizione);

succede a caso connessione elettrica tra parti accessibili dell'apparecchiatura con un circuito paziente in cui il paziente è collegato a terra o con un paziente il cui circuito è collegato a terra (seconda condizione);

La corrente che si verifica in condizioni normali può superare il valore consentito solo se uno dei dispositivi di protezione è danneggiato (terza condizione).

La messa a terra del paziente è spesso accidentale attraverso persone o oggetti.

La corrente che scorre attraverso il conduttore di protezione messo a terra delle apparecchiature di classe I è chiamata corrente di dispersione verso terra (fig. 4). In modalità di emergenza, la corrente di dispersione verso il telaio nell'apparecchiatura della classe considerata può essere costituita interamente o in parte dalla corrente di dispersione verso terra.

Si noti che le apparecchiature di Classe I possono avere un involucro interamente o parzialmente conduttivo; come definito da AKOS (Comitato consultivo per la sicurezza) - un involucro completamente isolato o un dispositivo di parti interne conduttive, che separa completamente la parte principale da tutte le altre parti e collegato a terra di protezione. Quando si specificano possibili condizioni di incidente, è necessario tenere conto del design e della qualità dei vari dispositivi di protezione. Pertanto l'isolamento rinforzato o doppio può essere considerato protettivo contro la rottura dell'intero isolamento, la continuità del collegamento di terra di protezione è una precauzione affidabile se è fisso o installato permanentemente, e anche se il collegamento di terra di protezione è raddoppiato o monitorato.

Fig.4. Corrente di dispersione verso terra

Fig.4. Corrente di dispersione verso terra

EQ1-EQ2- attrezzatura; R1, R2- resistenza dei collegamenti a terra di protezione; IE1, IE2- correnti di dispersione verso terra; e- tensione causata da differenze di resistenza dei collegamenti di terra di protezione o correnti di dispersione verso terra; PCER- punto equipotenziale centrale del paziente

Per il paziente e per l'operatore, il grado di pericolo causato dalle correnti di dispersione dipende dal tipo di contatto con l'apparecchiatura. Una persona sana può tollerare correnti di pochi milliampere che scorrono attraverso la pelle, mentre una persona malata con frazioni di milliampere di corrente elettrica che scorre costantemente o temporaneamente attraverso la pelle può provare una sensazione sgradevole. La corrente che scorre attraverso il cuore attraverso elettrodi o cateteri intracardiaci, dell'ordine di 100 µA AC e fino a 1 kHz, può causare fibrillazione ventricolare.

Nota. L'eccitabilità dei tessuti cardiaci con corrente continua è molto inferiore rispetto alla corrente alternata. Si ritiene che il valore critico della corrente continua sia cinque volte maggiore del valore della corrente alternata.

Si presume che con l'aumento della frequenza di S. 1 kHz la sensibilità del cuore diminuisce linearmente. A causa del basso valore corrente ammissibile passando per il cuore, e le condizioni ambientali negli ospedali (umidità, presenza di liquidi) devono sopravvalutare i pregi delle apparecchiature elettriche di classe I e II. Le misure di sicurezza elettrica per le apparecchiature di classe II (doppio isolamento, senza messa a terra di protezione), che vengono applicate con successo in ambito domestico, così come per le macchine portatili, sono inaccettabili per le apparecchiature mediche a causa della difficoltà di ottenere basse correnti di dispersione in condizioni normali.

Anche le apparecchiature di classe III trovano un uso limitato. In alcuni casi possono essere necessarie basse tensioni e anche la separazione dei circuiti gioca un ruolo positivo, ma spesso di più alto livello la sicurezza elettrica può essere ottenuta utilizzando una terra aggiuntiva (classe I) attraverso la quale la corrente di dispersione può essere deviata utilizzando schermi e altri dispositivi.

A seconda del grado e della qualità dei dispositivi di protezione, è necessario introdurre una classificazione dei dispositivi:

Tipo H, Classe I, II o III - ha un certo grado di protezione contro la corrente elettrica rispetto alle apparecchiature elettriche per domestico o apparecchiature simili in queste classi. Tuttavia, a causa di requisiti aggiuntivi, il livello generale di sicurezza è aumentato;

Tipo B, Classi I, II o III - Fornisce una maggiore protezione contro la corrente elettrica, ad esempio, come risultato di requisiti di corrente di dispersione bassi e un limite di corrente di dispersione del paziente da 100 a 500 µA per frequenze inferiori a 1 kHz o valori equivalenti a frequenze più alte;

Tipo BF - apparecchiatura di tipo B, ma con una parte sovrapposta isolata (flottante);

Tipo CF, Classe I o II - ha un elevato grado di protezione contro la corrente elettrica a seguito, ad esempio, del requisito di una bassa corrente di dispersione alla custodia e di una corrente di dispersione al paziente da 10 a 50 μA per frequenze inferiori a 1 kHz o valori equivalenti a frequenze più alte; L'apparecchiatura di tipo CF ha una copertura isolata (fluttuante) ed è destinata all'uso intracardiaco.

I limiti approssimativi sopra indicati dovrebbero essere stabiliti sia per le condizioni normali che per quelle di primo guasto.

È noto che la possibilità di fibrillazione ventricolare non dipende solo da parametri elettrici, ma anche sulla capacità di un organismo vivente di resistere all'energia applicata.

I limiti di corrente consentiti nella prima condizione di guasto dovrebbero essere conformi al grado di sicurezza accettato, mentre i limiti in condizioni normali dovrebbero aumentare il fattore di sicurezza in misura tale che qualsiasi variazione del livello di corrente di dispersione che può verificarsi durante la vita dell'attrezzatura possono essere presi in considerazione, comprese, ad esempio, condizioni mutevoli ambiente.

Nota. Questi valori dovrebbero essere utilizzati solo come guida fino a quando non saranno disponibili prove scientifiche sufficienti.

La suddetta classificazione consente la formazione di requisiti di equipaggiamento che stabiliscano la qualità di uno dei tipi H, B, BF o CF, a seconda dell'uso specificato, a seconda del tipo di contatto con il paziente (ad esempio contatto accidentale, intenzionale esterno contatto, contatto interno intenzionale o contatto diretto intenzionale con il cuore).

Il pericolo per un paziente il cui cuore è in contatto con un qualsiasi apparecchio può provenire anche da un altro apparecchio posto vicino al paziente, anche se forse non collegato a lui. Per far fronte a questa situazione, è necessario avvalersi del requisito della cosiddetta regola applicativa (cfr. punto 4).

La classificazione delle apparecchiature consente alle autorità preposte di specificare che in alcune aree dell'ospedale, ad esempio sale operatorie di cateterizzazione e simili, tutte le apparecchiature utilizzate devono essere di tipo CF o avere lo stesso grado di protezione (con mezzi aggiuntivi, come un secondo collegamento di terra di protezione).

In questo caso, hai bisogno di:

1) marcatura obbligatoria secondo il tipo CF (deve essere indicata nei documenti di accompagnamento);

2) apparecchiature utilizzate nell'impianto che soddisfino i requisiti di progettazione;

3) regole applicative, comprese le regole per i collegamenti a terra in eccesso o le procedure di prova e controllo.

Se viene utilizzata un'apparecchiatura portatile di tipo CF, i valori richiesti per le correnti di dispersione ammissibili del paziente e dell'alloggiamento in condizioni di primo guasto richiedono l'uso di doppi conduttori PE o precauzioni speciali nella progettazione dell'apparecchiatura (metodi di collaudo e conservazione speciali, ispezione periodica, o eventualmente collegamento a una fonte di alimentazione isolata da terra, come un trasformatore di isolamento).

La messa a terra di un paziente (per scopi funzionali) attraverso il conduttore di terra di protezione dell'apparecchiatura può essere molto rischiosa se tale connessione può essere interrotta e la corrente di dispersione sommata al paziente e alla terra passa attraverso il paziente, parti del suo corpo, dove un è possibile un secondo percorso della corrente di dispersione verso terra (anche con una resistenza significativa). Questo rischio può essere ridotto utilizzando una doppia messa a terra di protezione o un alimentatore isolato da terra.

Un'analisi degli stati dei pazienti sensibili porta alla conclusione che il minor numero possibile di apparecchiature dovrebbe essere collegato direttamente al paziente. Ove possibile, devono essere utilizzati circuiti paziente isolati; Nelle apparecchiature alimentate a batteria o di Classe II, un alloggiamento conduttivo non deve essere collegato al circuito paziente.

Un importante vantaggio dell'isolamento di un paziente diventa tangibile quando più di uno è connesso ad esso. apparecchio elettrico oppure il dispositivo collegato al paziente è a sua volta connesso a un registratore, dispositivo indicatore o dispositivo di elaborazione dati. La tensione applicata al paziente non è determinata dalle apparecchiature elettriche. In questo modo è possibile evitare correnti di bilanciamento. Il problema della misurazione delle correnti di dispersione è considerato nella maggior parte degli standard esistenti. Tuttavia, i requisiti per gli strumenti e schemi elettrici, di solito non tengono conto dei limiti bassi delle correnti misurate richiesti per alcuni tipi di apparecchiature, nonché del fatto che la sensibilità del cuore umano dipende dalla frequenza della corrente di dispersione. Inoltre, la sequenza delle prove non è generalmente basata sul principio del "primo guasto" sopra menzionato. I metodi di prova proposti si basano sull'applicazione di circuiti in cui, in condizioni normali, si riproduce una corrente reale, eventualmente affluente al paziente, e si provocano in sequenza una serie di guasti singoli dei dispositivi di protezione. Strumenti di misura deve avere una gamma di frequenze sufficientemente ampia. È anche auspicabile che venga presa una risposta in frequenza che riproduca la sensibilità del cuore umano. Ciò elimina le possibili interferenze durante il processo di misurazione causate da componenti ad alta frequenza della tensione di rete.

2.2. Rischio di danni meccanici

L'attrezzatura della sala operatoria è progettata in modo tale che sia conveniente utilizzarla vicino al tavolo operatorio, poiché l'area della sala operatoria è limitata. La stabilità di questo tipo di attrezzatura può essere determinata utilizzando determinate regole. Alcune attrezzature vengono utilizzate per sostenere il paziente o pezzi pesanti di attrezzature che circondano il paziente. In questi casi, la sicurezza del paziente dipende non solo dalle forze meccaniche statiche e dinamiche e dalle misure di protezione contro i danni meccanici causati dall'invecchiamento dell'apparecchiatura, dal carico eccessivo o dai dispositivi di sicurezza, ma anche dalle precauzioni contro le lesioni provocate dalle parti mobili dell'apparecchiatura. Dovrebbe essere preso in considerazione l'effetto di un'interruzione di corrente e il suo successivo ripristino in relazione a movimenti indesiderati, all'eliminazione delle forze di compressione e al rilascio del paziente da una posizione scomoda. Le parti di apparecchiature elettriche destinate ad essere collocate su un letto o tenute in mano devono essere sufficientemente forti da non rompersi in caso di caduta. I dispositivi devono essere resistenti alle vibrazioni e agli urti non solo durante il trasporto, ma anche durante l'uso veicoli. Ciò è previsto da prove in condizioni ambientali (vedi punto 2.8).

2.3. Esplosività

Le sale di anestesia possono essere considerate aree pericolose, poiché alcuni anestetici e disinfettanti formano un'atmosfera esplosiva con aria o miscele esplosive con ossigeno o azoto. I regolatori di sicurezza utilizzati nell'industria non sono applicabili nella pratica medica, poiché in alcuni casi limitano la possibilità di utilizzare apparecchiature a causa di un aumento dimensioni complessive, massa, nonché, ad esempio, l'impossibilità di sterilizzazione. Tuttavia, negli ultimi anni, l'uso dell'anestesia e le precauzioni di sicurezza quando si lavora con loro hanno subito cambiamenti significativi:

L'uso di anestetici autoinfiammabili è diminuito;

La quantità di sostanze gassose o detergenti e disinfettanti è diminuita;

Uso ridotto di etere per la disinfezione o la rimozione dei grassi;

Applicare i sistemi con completamente cicli chiusi, in cui le miscele evaporate vengono rimosse dalla stanza.

Le misurazioni hanno mostrato che anche in caso di fuoriuscita di miscele esplosive, le concentrazioni in grado di provocare l'accensione spontanea diminuiscono in una zona con un raggio di circa 25 cm attorno al sito di anestesia (comprese le vie respiratorie). Si ritiene inoltre che in presenza di apparecchiature elettriche esterne, esista solo temporaneamente un'atmosfera che si accende spontaneamente, dopodiché può essere rimossa mediante ventilazione.

Un sistema anestetico contenente miscela di gas, costituito da ossigeno o ossido nitrico, è caratterizzato come un "sistema di gas medicale chiuso". Per un tale sistema, i flash sono inaccettabili, la cui energia supera determinati limiti di accensione per una miscela etere-ossigeno e alte temperature. Si presume che il "sistema di gas medicale chiuso" si estenda oltre il volume in cui è probabile che si verifichi un incidente o una perdita. Alcuni dispositivi richiedono un eccesso di componenti di protezione perché l'apparecchiatura elettrica è soggetta alla prima condizione di guasto. L'attrezzatura deve essere etichettata come "Categoria resistente all'anestetico G", abbreviata in APG. I requisiti per i dispositivi di protezione saranno considerati in "raccomandazioni particolari" in stretta connessione con i documenti preparati da ISO/TC 121.

In uno spazio limitato da un raggio di 25 cm al di fuori del "medico chiuso impianto a gas", l'apparecchiatura è considerata e designata come "resistente all'anestetico" (abbreviato in AP). Non sono ammessi bagliori che producono energia al di sopra dei limiti consentiti per l'atmosfera etereo-aria, nonché temperature elevate. A energie o temperature superiori, i cilindri con gas compresso e inerte o aria pulita, nonché bombole a rilascio limitato di gas.

I circuiti elettrici delle apparecchiature mediche a bassa energia sono caratterizzati da limiti di tensione, corrente, capacità e induttanza simultanei. Tutti i requisiti si riferiscono a condizioni normali e non superano questi valori. Questi requisiti dovrebbero applicarsi anche allo spazio sotto il tavolo operatorio se vengono utilizzati detergenti infiammabili.

2.4. Pericolo di incendio

Dal punto di vista della sicurezza antincendio, le apparecchiature, ad eccezione delle apparecchiature per anestesia e di alcuni tipi di apparecchiature di laboratorio, non sono soggette a requisiti speciali.

L'apparecchiatura ha normali limiti di temperatura di esercizio e requisiti di protezione da sovraccarico. I fondi degli involucri posti sotto le parti collegate alla rete elettrica devono essere progettati in modo che il metallo fuso, l'isolamento in fiamme e altre particelle non possano attraversarli.

2.5. Radiazione

L'apparecchiatura irradia l'energia di tutti specie conosciute. I requisiti di sicurezza si riferiscono al flusso laterale di radiazione. Sono necessarie misure di protezione delle apparecchiature e dell'ambiente, per le quali è necessario standardizzare i metodi di calcolo. I limiti di energia di radiazione fissati per l'apparecchiatura possono essere superati quando l'apparecchiatura per scopi speciali viene utilizzata sotto la supervisione di un operatore sanitario. I requisiti per le radiazioni ionizzanti sviluppati dalla IEC sono conformi alle raccomandazioni (International Commission on Radiological Protection - ICRP), il cui scopo è ottenere dati, servire direttamente ai produttori e ai consumatori.

La valutazione delle misure di protezione è possibile solo con l'ausilio di uno studio adeguato dei metodi di funzionamento e delle modalità di funzionamento dell'apparecchiatura, nonché della posizione dell'operatore e degli assistenti, poiché l'uso delle peggiori condizioni di lavoro può impedire il corretto processo diagnostico o terapeutico. L'ultima pubblicazione dell'ICRP fornisce una guida al consumatore sui metodi per ridurre le radiazioni spurie. La neutroterapia è allo studio in termini di applicazioni mediche e requisiti di protezione.

Radiazione ad alta frequenza di S. 0,15 MHz, generati, ad esempio, da apparecchiature elettriche diatermiche o chirurgiche in quantità significative, di solito provocano danni solo se applicati direttamente sul corpo. Tuttavia, anche a bassi livelli di energia, le radiazioni ad alta frequenza possono influenzare il funzionamento di dispositivi altamente sensibili dispositivi elettronici e causare interferenze alle ricezioni radiofoniche e televisive. La radiazione elettromagnetica viene emessa in quantità significative solo a frequenze superiori a 30 MHz.

Non è necessario specificare i requisiti di progettazione, ma i limiti ei metodi di misurazione sono stabiliti nelle pubblicazioni del Comitato speciale internazionale sulle interferenze radio (CISPR) (vedi catalogo delle pubblicazioni IEC).

Sensibilità dell'apparecchiatura alle interferenze esterne ( campi elettromagnetici, fluttuazioni della tensione di alimentazione) è allo studio.

Nelle fabbriche o nelle officine, un rumore eccessivo può causare affaticamento o addirittura danneggiare l'udito. I limiti di rumore sono definiti negli standard ISO. Negli ambienti medici sono necessari limiti di rumore molto più bassi per non disturbare i pazienti o distrarre l'attenzione del medico. Lo sviluppo di tali limiti per le apparecchiature è attualmente allo studio. Può essere molto difficile a causa del fatto che l'effetto acustico effettivo dipende in larga misura dalle proprietà acustiche della stanza, dall'isolamento tra le stanze e dall'interazione interna delle apparecchiature.

2.7. Temperatura

I limiti di temperatura sono necessari per quasi tutti i tipi di apparecchiature al fine di prevenire un rapido invecchiamento dell'isolamento e sensazioni sgradevoli quando l'apparecchiatura viene toccata o manipolata. I pazienti possono essere costretti a entrare in contatto involontariamente con pezzi di equipaggiamento per lunghi periodi di tempo, oppure pezzi di equipaggiamento possono essere inseriti nelle cavità del corpo umano, di solito temporaneamente ma a volte in modo permanente. Per tali casi, vengono stabiliti limiti di temperatura speciali.

2.8. Ambiente

Le apparecchiature mediche spesso operano in ambienti molto difficili. In caso di emergenza, l'attrezzatura viene trasportata o trasportata su gradini o ascensori e soggetta a urti e vibrazioni. Nelle sale operatorie in cui gli strumenti sono raggruppati attorno al tavolo operatorio, l'attrezzatura è talvolta soggetta a urti in caso di emergenza. A causa della difficoltà di definire la resistenza meccanica, si esprime come la capacità delle apparecchiature di resistere a prove combinate climatiche e meccaniche e alle condizioni di carico, tenendo conto di dove e come verranno utilizzate le apparecchiature (ad esempio, apparecchiature portatili o mobili, apparecchiature per uso esterno, in dispensari o vagoni, in sale operatorie, ecc.).

3. SICUREZZA DELL'IMPIANTO ELETTRICO

Il concetto di "installazione elettrica" ​​comprende tutti i cavi, interruttori, trasformatori e altre parti progettate per fornire energia elettrica alle apparecchiature mediche. Alcune parti installazione elettrica può essere posizionato vicino al paziente, dove dovrebbero essere evitate tensioni che possono causare il passaggio di corrente eccessiva.

In questo caso, la combinazione di messa a terra dell'apparecchiatura ed equalizzazione del potenziale nell'impianto elettrico è considerata la migliore misura di protezione. Il sistema proposto presenta un grave inconveniente. In caso di guasto dell'isolamento, la corrente di emergenza che fluisce in un circuito direttamente collegato all'alimentazione può causare una significativa caduta di tensione sul conduttore di protezione di terra del circuito corrispondente (vedi figura 4). Ridurre questo stress aumentando l'area sezione trasversale in genere non è possibile un conduttore di protezione. Pertanto, il tempo di passaggio della corrente di emergenza a terra viene ridotto utilizzando appositi dispositivi o utilizzando una fonte di alimentazione isolata da terra (che può essere utile quando, a causa di disturbi, è impossibile effettuare una messa a terra dura di un circuito chiuso di apparecchiature televisive). Sono allo studio l'esposizione biomedica e i limiti per le correnti dei pazienti.

Per la specifica dei requisiti di installazione elettrica nelle sale e negli edifici medici, le stanze o i gruppi di stanze sono classificati in base alle precauzioni necessarie.

Nella pratica medica sono principalmente richiesti sistemi di installazione elettrica, costituiti da cinque conduttori con un neutro isolato, diviso e un conduttore di terra di protezione diviso. A seconda degli esami del paziente in corso e dei cicli di trattamento, sono inoltre necessarie le seguenti precauzioni aggiuntive per quanto riguarda la messa a terra di protezione e i dispositivi di protezione per ridurre la tensione CC:

Riduzione della tensione con ulteriore equalizzazione del potenziale. In ogni caso, durante il funzionamento delle apparecchiature a diretto contatto con il paziente, deve essere creata una zona equipotenziale attorno al paziente con un centro di messa a terra presso la sede del paziente, alla quale devono essere collegati conduttori di terra protettivi e funzionali. Tutte le parti e le superfici conduttive accessibili della zona devono essere collegate anche al centro equipotenziale;

Il centro equipotenziale dovrebbe, se possibile, essere circoscritto all'area intorno al paziente (praticamente intorno al tavolo operatorio o al letto del reparto di terapia intensiva);

Se nell'area sono presenti più pazienti, i diversi centri equipotenziali devono essere collegati ad una barra equipotenziale centrale, che a sua volta è preferibilmente collegata a sistema di protezione fonte di alimentazione per quella zona. La rete equipotenziale completata può essere costituita in parte da connessioni fisse e fisse e in parte da una serie di connessioni separate, necessarie se l'apparecchiatura è posizionata vicino al paziente. È necessario che i punti di connessione per questi conduttori siano forniti da apparecchiature elettriche o installazioni elettriche;

Limitazione della durata delle tensioni transitorie utilizzando una corrente residua controllata dispositivi di protezione(interruttori per correnti di dispersione a terra);

Alimentazione continua delle apparecchiature in caso di primo guasto di isolamento verso terra e limitazione delle tensioni transitorie mediante trasformatori di isolamento;

Controllo del primo guasto di isolamento verso terra nel circuito di un'alimentazione isolata (circuito secondario di un trasformatore di isolamento) con un impulso verso terra sufficientemente elevato;

Prevenzione di esplosioni e incendi in locali contenenti anestetici esplosivi e miscele simili mediante ventilazione, precauzioni antistatiche e attenta disposizione dell'impianto elettrico;

L'utilizzo della principale fonte di alimentazione di emergenza per i principali reparti dell'ospedale (solitamente un generatore diesel), la presenza di una raccomandazione per il collegamento al circuito;

Applicazione di uno speciale alimentatore di emergenza per apparecchiature critiche, ad esempio sistemi di supporto vitale, illuminazione per sale operatorie, computer, apparecchiature di laboratorio. Il tempo di collegamento della fonte di alimentazione ai dispositivi elencati è molto breve o il collegamento di questi dispositivi con la fonte di alimentazione non viene interrotto affatto. Questo dispositivo può essere costituito da batterie, eventualmente abbinate a convertitori o gruppi elettrogeni speciali;

Soppressione delle interferenze onde elettromagnetiche utilizzando schemi edilizi adeguati, cablaggio elettrico e installazione di strutture di schermatura. Per effettuare misure sensibili è necessario porre dei limiti ai campi magnetici della frequenza di rete.

L'installazione elettrica nei veicoli in cui possono essere utilizzate apparecchiature elettromedicali deve soddisfare requisiti speciali.

I reparti radiologici richiedono uno speciale alimentatore indipendente.

4. APPLICAZIONE

4.1. Regole applicative

Le regole di utilizzo sono necessarie per aiutare l'utente a utilizzare l'apparecchiatura in modo sicuro e affidabile.

L'utente è il principale responsabile della sicurezza del funzionamento dell'apparecchiatura. Innanzitutto va sottolineato che gli utenti devono seguire scrupolosamente le istruzioni per l'uso dell'apparecchiatura.

Le regole di applicazione dovrebbero contenere informazioni su questioni tecniche relative al funzionamento dell'attrezzatura, alle condizioni ambientali dell'attrezzatura in funzione, alle sue combinazioni e questioni simili, tra cui le seguenti:

Determinazione della modalità di controllo delle correnti di dispersione;

Misura dell'equalizzazione di potenziale;

Misurazione delle correnti di dispersione del paziente da parti di apparecchiature elettriche collegate al paziente;

Definizione delle classi I, II, III dal punto di vista del consumatore;

Prevenzione delle ustioni ad alta frequenza nella diatermia ad alta frequenza;

Procedura per l'utilizzo di apparecchiature elettriche di tipo H, BF o CF;

Programma di manutenzione preventiva;

Regole per l'uso di gas esplosivi per alleviare il dolore in combinazione con l'attrezzatura;

Descrizione del collegamento di parti componenti o unità di apparecchiature;

Regole per evitare interferenze di sottofondo, interferenze, ecc.;

Possibilità di posizionare l'attrezzatura al sole;

La procedura per eseguire misurazioni utilizzando dosimetri a raggi X;

Determinazione della dimensione del campo di interferenza magnetica nel circuito di potenza;

Prevenzione delle interferenze ad alta frequenza;

Lista di controllo della sicurezza elettrica per una serie di procedure standard;

Misure di sicurezza in condizioni di emergenza durante le procedure standard;

Requisiti di sicurezza elettrica da verificare al ricevimento di nuove apparecchiature;

Prevenire il verificarsi del pericolo durante i transitori nella rete di alimentazione;

Elenco delle apparecchiature da collegare a un gruppo di continuità di emergenza;

Come usare un defibrillatore.

4.2. Disposizioni organizzative

Dall'elenco di cui sopra, è chiaro che l'uso sicuro delle apparecchiature richiede una buona organizzazione, una conoscenza approfondita delle norme di sicurezza e una certa disciplina in relazione alla sua ispezione sistematica.

A questo proposito, le regole di applicazione dovrebbero inoltre fornire alle autorità responsabili informazioni su disposizioni organizzative, programmi di istruzione e ispezione.

4.2.1. Eventi organizzativi

Quando si posiziona l'attrezzatura, è necessario:

Stabilire le persone responsabili della sicurezza nel funzionamento dell'apparecchiatura,

Organizza le zone per "gradi" sicurezza elettrica"negli ospedali e il posizionamento di apparecchiature elettriche in essi,

Organizzare una sala di controllo centrale in caso di danni alle apparecchiature e all'impianto elettrico,

Sviluppare programmi per le ispezioni periodiche di apparecchiature elettriche e impianti elettrici,

Organizzare la formazione del personale medico e tecnico e del personale,

Creare un sistema di archiviazione dei dati tecnici (istruzioni di montaggio, manuale di servizio, istruzioni per l'uso, logbook).

4.2.2. Formazione e istruzione

un allenamento personale medico(generale e speciale) sono svolti sui temi:

Concetti di base di ingegneria elettrica e fisica medica,

Pericoli derivanti dall'uso di apparecchiature,

gestione delle attrezzature,

I pericoli associati alla combinazione vari tipi attrezzatura.

b) La formazione del personale tecnico è svolta sui seguenti temi:

Concetti di base di fisiologia e fisica medica;

Strumenti medici elettrici;

Progettazione di sistemi di misura per uso medico;

Risoluzione dei problemi, ispezione delle apparecchiature in conformità con la specifica e per la calibrazione;

Servizio attrezzature;

Istruire il personale medico sulla sicurezza e sulla gestione delle apparecchiature.

c) Istruire il paziente a casa, o la sua famiglia, se il paziente indossa l'attrezzatura utilizzata per scopi medici, temporaneamente o permanentemente.

4.2.3. giro turistico

Il programma degli esami contiene:

Controllo delle apparecchiature in entrata nuove, corrette, riparate o convertite;

Ispezione periodica delle apparecchiature e dell'impianto elettrico;

Verifica periodica del rispetto delle istruzioni di sicurezza e gestione delle apparecchiature.

Centro di sicurezza elettromagnetica
Petukhov VS
Ph.D., membro di IEEE
Sokolov V.A.
Merkulov AV
Krasilov I.A.

Sembrano aver cominciato a concretizzarsi ripetute affermazioni su una possibile crisi di una parte significativa delle infrastrutture tecniche nel settore dei servizi di pubblica utilità, oltre che nell'industria, come uno dei principali fattori del “problema del 2003”.

introduzione

Sembrano aver cominciato a concretizzarsi ripetute affermazioni su una possibile crisi di una parte significativa delle infrastrutture tecniche nei servizi di pubblica utilità, oltre che nell'industria, come uno dei principali fattori del “problema del 2003”. La Russia si trova ad affrontare un forte deterioramento dello stato dei sistemi ingegneristici di edifici e strutture di tipo residenziale e ufficio. In questo contesto, c'è un aumento del consumo di energia, l'introduzione del moderno sistemi tecnici operando in modalità automatiche (ventilazione, condizionamento, estinzione incendi, rimozione fumi, ecc.), il numero di computer e altri uffici digitali e elettrodomestici. Da più di 7 anni, il Centro di Sicurezza Elettromagnetica si esibisce in maniera esperta e opere di ingegneria in edifici residenziali e per uffici a Mosca. I propri dati, l'analisi dei materiali pubblicati nella letteratura scientifica e tecnica nazionale ed estera, nonché forniti dall'International Society of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), hanno permesso di identificare le caratteristiche dello stato dei sistemi di alimentazione dei moderni edifici per uffici a Mosca, che influiscono direttamente sull'infrastruttura tecnica dell'edificio, comprese le apparecchiature informatiche e di comunicazione, il sistema di tubazioni dell'edificio e direttamente sulla salute delle persone.

Formulazione del problema

Durante la progettazione e l'installazione di nuovi sistemi di alimentazione per edifici, così come durante la ricostruzione di quelli vecchi, viene introdotto uno schema di collegamento delle apparecchiature elettriche a tre e cinque fili, ovvero alla fase viene aggiunto un conduttore di protezione zero e zero conduttori funzionanti. Quasi ogni errore non evidente nel collegamento di apparecchiature elettriche in questi circuiti (il collegamento più comune del conduttore di lavoro zero al terminale di protezione zero e viceversa, o il collegamento di entrambi i conduttori a un morsetto) porta a una diffusione incontrollata di correnti attraverso strutture metalliche e condotte di approvvigionamento idrico e sistemi di riscaldamento per edifici (Fig.1, 2). Pertanto, gli errori nell'installazione degli impianti elettrici degli edifici possono essere considerati la principale causa di correnti di dispersione.

Oltre agli errori di installazione, ci sono una serie di altri motivi che portano al verificarsi di correnti di dispersione:

• danni all'isolamento dei conduttori di lavoro zero, che possono verificarsi sia a causa del surriscaldamento di quest'ultimo, sia a causa di danni meccanici;
• deterioramento dello stato delle connessioni di contatto nei circuiti di conduttori di lavoro zero;
• danneggiamento dell'isolamento delle utenze elettriche.

Fig. 1. Collegamento corretto zero lavoro e zero conduttori di protezione

Fig. 2. Collegamento errato dei conduttori di lavoro zero e di protezione zero

Conseguenze della presenza di correnti di dispersione negli impianti elettrici dell'edificio

Campi magnetici a frequenza di rete

Riso. 3. Distribuzione delle fonti per tipologia da numero totale locali censiti

L'impatto dei campi elettromagnetici sulla salute umana

"Si ritiene che le conseguenze mediche come il cancro, i cambiamenti comportamentali, la perdita di memoria e molte altre condizioni, incluso un aumento dei suicidi, siano il risultato dell'esposizione ai campi elettromagnetici" (Da Rationale for the International Science Program (1996 2005) del Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) sugli effetti biologici dei campi elettromagnetici). Secondo i risultati degli studi effettuati dai nostri specialisti in locali tipo ufficio dotati di PC, nel 70% dei casi presso i luoghi di lavoro del personale, i livelli standard sono stati superati di 1,5-10 volte per il campo elettrico e di 2- 40 volte per il campo magnetico. Tenendo conto del potenziale pericolo dei campi elettromagnetici per la salute pubblica, il nostro Paese si è sviluppato e messo in atto Standard sanitari, che sono i più duri al mondo in molti modi.

Effetto dei campi elettromagnetici sulle apparecchiature informatiche

Se il personal computer si trova in una stanza, lungo le pareti, dietro il soffitto o sotto il pavimento di cui sono presenti cavi con correnti di dispersione, causando un aumento del livello campo magnetico, l'immagine sul monitor video potrebbe essere notevolmente distorta ("fluttuante" o "tremolante"). Ci sono casi in cui il raster è coperto da macchie colorate di varie sfumature e talvolta l'immagine scompare completamente o parzialmente per alcuni secondi e riappare. È ovvio che lavorare dietro un tale monitor è impossibile e dannoso. Si precisa che in accordo con i requisiti di SanPiN 2.2.2.542-96" Requisiti igienici ai videoterminali, ai personal computer elettronici e all'organizzazione del lavoro "il valore massimo consentito della densità del flusso magnetico generato da un computer sul posto di lavoro dell'utente non deve superare 0,25 μT nell'intervallo di frequenza 5-2000 Hz, ovvero la presenza di "jitter " le immagini del monitor video indicano un eccesso di almeno 2-4 volte di questi requisiti.

Oltre al "jitter" dell'immagine, il campo magnetico causato dalle correnti di dispersione attraverso le linee dei cavi, nonché il flusso di correnti attraverso le strutture metalliche e le tubazioni dell'edificio, in determinate condizioni, possono indurre correnti alternate di frequenza industriale nei conduttori dei cavi informativi. Pertanto, anche con un sistema di messa a terra adeguatamente implementato per le apparecchiature informatiche, all'interno di una singola sezione di una rete locale, la presenza dei suddetti problemi in altre parti dell'edificio può molto probabilmente portare a guasti nel funzionamento dei sistemi informatici e informatici in tutto l'edificio.

Il flusso di correnti attraverso il sistema di messa a terra dell'edificio, e quindi attraverso il sistema principale di equalizzazione del potenziale, comporta anche alcune conseguenze negative, sia per i sistemi informatici che per i sistemi di alimentazione in genere. Poiché il sistema di equalizzazione del potenziale principale comprende conduttori di protezione zero (PE), tubi metallici di tutte le utenze, parti metalliche del telaio dell'edificio, dispositivo di messa a terra di protezione contro i fulmini, guaine metalliche dei cavi di telecomunicazione, il flusso di correnti alternate attraverso di essi può causare guasti e " blocchi" delle reti di computer, la comparsa di correnti di interferenza lungo i cavi di interfaccia, informazioni e segnali, nonché l'impossibilità del normale funzionamento di altre apparecchiature elettroniche ed elettroniche (Fig. 4.)

Fig.4. Cavo di interfaccia stampante porta corrente tramite porta parallela (LPT).

Impatto delle correnti di dispersione sulle prestazioni esigenze moderne per garantire la sicurezza antincendio ed elettrica negli edifici

La presenza di correnti di dispersione nelle linee in cavo non consente l'uso di mezzi moderni per garantire la sicurezza antincendio e elettrica - dispositivi di corrente residua prescritti Standard statali Federazione Russa, lettere istruttive del Glavgosenergonadzor della Federazione Russa e della Direzione principale dei vigili del fuoco statali del Ministero delle situazioni di emergenza della Russia.

Il 1 luglio 2000 è entrata in vigore una nuova (7a edizione) sezione 6 e capitoli 7.1 e 7.2 della sezione 7 delle "Norme di installazione elettrica (PUE)". In particolare, indica la necessità di installare dispositivi differenziali che forniscano il livello di sicurezza elettrica e antincendio attualmente richiesto e, di conseguenza, l'inammissibilità delle correnti di dispersione nei sistemi di alimentazione degli edifici.

Effetto corrosivo delle correnti di dispersione

L'effetto delle correnti di dispersione sui sistemi di tubazioni porta alle stesse conseguenze dell'effetto corrosivo delle correnti vaganti dirette e alternate. Nel periodo dal 1996 al 2002, sono state eseguite misurazioni oscillografiche dirette delle correnti che fluiscono attraverso le tubazioni interne dei sistemi di riscaldamento e approvvigionamento idrico degli edifici in più di 200 oggetti a Mosca. Nel corso dei lavori, è stato registrato che correnti alternate di frequenza industriale da 0,1 a 18,2 A fluiscono attraverso le tubazioni, la distribuzione delle correnti è mostrata in Fig. 5.

Riso. Fig. 5. Istogramma della distribuzione delle correnti registrate nelle condotte interne degli edifici (2095 misurazioni in totale).

Sulla base dei nostri dati, nonché delle opinioni degli esperti dell'Istituto di ricerca russo sulla corrosione e dell'Associazione degli sviluppatori e dei produttori di protezione anticorrosione per il complesso di combustibili ed energia (KARTEK), possiamo concludere che esiste un correlazione tra il tasso di corrosione delle tubazioni interne degli edifici e l'entità delle correnti alternate e continue che le attraversano.

Recentemente, al fine di escludere danni da corrosione alle tubazioni interne degli edifici, si è diffusa la tendenza a sostituire i tubi dell'acqua in metallo con quelli in plastica. Al riguardo vanno fatte le seguenti considerazioni:

1. La causa della corrosione accelerata pitting (pitting) dei tubi nel 98% dei casi è il flusso di corrente attraverso di essi, ovvero i tubi sono elementi de facto del sistema di alimentazione.
2. Quando si sostituisce tubi metallici sulla plastica, viene risolto il problema dell'eliminazione della loro corrosione elettrochimica, ma allo stesso tempo il carico sui conduttori di lavoro zero può aumentare in modo significativo e la resistenza dell'anello di fase zero può aumentare in modo significativo, il che porta a una diminuzione dell'entità di correnti di cortocircuito.
3. Le circostanze di cui sopra possono portare a un aumento inaccettabile della resistenza e / o al burnout dei conduttori di lavoro zero, a seguito del quale la tensione ai consumatori delle fasi meno caricate aumenta bruscamente, il che spesso porta al guasto delle apparecchiature elettriche e agli incendi.
4. Con un aumento della resistenza del circuito "fase zero", i dispositivi di protezione da cortocircuito potrebbero non funzionare ( interruttori) per la discrepanza tra le regolazioni degli interruttori e le ridotte correnti di cortocircuito che si sono verificate dopo la sostituzione delle tubazioni.

Il PUE consente l'uso di tubi dell'acqua come conduttore di messa a terra di protezione. Pertanto, al fine di garantire la sicurezza elettrica in caso di sostituzione di tubi metallici con tubi in plastica, è necessario verificare attentamente la presenza di messa a terra e messa a terra e misurare il valore della resistenza in questi circuiti.

Aspetti tecnici ed economici della soluzione del problema

Vediamo che il problema del verificarsi di correnti di dispersione riguarda un'intera gamma di problemi tecnici e tecnici e problemi relativi alla salute umana. Ecco perché è necessario avvicinarli professionalmente, confrontandoli tutti opzioni possibili soluzioni in termini tecnici e di fattibilità economica.

Consideriamo un esempio illustrativo. Di norma, quando viene rilevata una sorgente di un livello maggiore di campo magnetico, la prima reazione è il desiderio di "schermare" la sorgente. Tuttavia, in pratica, la schermatura magnetica è un problema tecnico e ingegneristico piuttosto complesso, ma può essere risolto in linea di principio. Per implementare questo metodo, è necessario eseguire il monitoraggio a lungo termine dei valori della densità del flusso magnetico nei locali. Quindi, in base ai dati ottenuti, calcolare i parametri dello schermo magnetico. Sfortunatamente, i materiali per schermare il campo magnetico non sono attualmente prodotti in Russia. Per eseguire la schermatura magnetica di un'area linea via cavo Lungo 50 m con una corrente di dispersione fino a 10 A e riduce la densità del flusso magnetico, è necessario realizzare uno schermo con un'area di 550 metri quadrati. m. Il costo di acquisto del solo materiale dello schermo sarà di US $ 203.500,00. Inoltre, è necessario tenere conto dei costi del sopralluogo pre-progetto dei locali e della progettazione dello schermo, della sua consegna, sdoganamento e installazione, che richiederanno circa 1-2 mesi con una completa interruzione dei lavori in i locali in questione. Pertanto, la schermatura dei campi magnetici, nelle condizioni del nostro Paese, è una misura economicamente non redditizia.
Per risolvere il problema nella situazione sopra descritta, il metodo più razionale è ridurre la corrente che crea il campo magnetico, ad es. eliminazione della causa principale. Questo metodo richiede la diagnostica del sistema di alimentazione dell'edificio, vale a dire un esame dei sistemi di messa a terra e azzeramento di protezione e il successivo lavoro per rilevare ed eliminare le correnti di dispersione su strutture metalliche e tubazioni.

In conformità con la documentazione normativa nazionale e internazionale, nonché sulla base di una vasta esperienza pratica nell'eliminazione delle correnti di dispersione, possono essere proposte le seguenti misure tecniche:

1. Determinare le fonti più probabili di correnti e la possibilità che penetrino sulle strutture metalliche e sulle tubazioni dell'edificio.
2. Eseguire una serie di lavori per identificare ed eliminare le correnti di dispersione.
3. Eseguire una gamma completa di ispezioni standard dell'impianto elettrico dell'edificio.
4. Verificare la presenza, la corretta scelta delle sezioni e l'installazione di zero conduttori di protezione.
5. Al fine di prevenire il verificarsi di correnti di dispersione e garantire i moderni requisiti per la sicurezza antincendio e elettrica, sviluppare un progetto per l'installazione di dispositivi di corrente residua (RCD).

Termini e definizioni (GOST R 50571.1-93)

• La corrente di dispersione è la corrente che fluisce verso terra o verso parti conduttrici di terze parti in un circuito elettricamente intatto.
• Parte conduttiva di terze parti: una parte conduttiva che non fa parte dell'installazione elettrica, comprese le strutture metalliche di edifici, reti metalliche del gas, tubi dell'acqua, tubi del riscaldamento, ecc. e apparecchi non elettrici ad essi collegati elettricamente (radiatori, fornelli non elettrici, lavelli, ecc.), pavimenti, pareti in materiale non isolante.
• Terra protettiva- messa a terra eseguita ai fini della sicurezza elettrica.
• Conduttore di protezione zero (PE): un conduttore di protezione in installazioni elettriche fino a 1 kV, progettato per collegare parti conduttive aperte a un neutro di una fonte di alimentazione con messa a terra solida.
• Campo di lavoro- messa a terra di un punto o di punti di parti portanti corrente di un impianto elettrico, eseguita per garantire il funzionamento di un impianto elettrico (non ai fini della sicurezza elettrica).
• Conduttore (N) a funzionamento zero: un conduttore in installazioni elettriche fino a 1 kV, progettato per alimentare ricevitori elettrici e collegato al neutro con messa a terra di un trasformatore o generatore in reti di corrente trifase.

Letteratura

1. 1. Yu.G. Grigoriev, V.S. Stepanov, O.A. Grigoriev, AV Merkulov //Sicurezza umana elettromagnetica. Comitato nazionale russo per la protezione dalle radiazioni non ionizzanti, 1999.
2. O.A. Grigoriev, V.S. Petukhov, VA Sokolov // Influenza dei guasti nel sistema di alimentazione degli edifici sulla corrosione accelerata delle condutture. Notizie di fornitura di calore, 2002, n. 7, pp. 44-46.
3. O.A. Grigoriev, V.S. Petukhov, VA Sokolov //Sulla corrosione accelerata del "pitting" delle condutture interne degli edifici. Pratica della protezione anticorrosione, 2002, n. 3, pp. 15-19.
4. Norme per l'installazione degli impianti elettrici. Edizione 7. Sezione 6, Sezione 7, Capitoli 7.1, 7.2 M., Casa editrice NTs ENAS 1999.
5. Norme per l'installazione degli impianti elettrici. Edizione 7. Sezione 1, Sezione 7, Capitoli 1.1, 1.2, 1.7, 1.9, 7.5, 7.6, 7.10 M., Casa editrice NTs ENAS 2002.
6. Lettera dell'Istituto di ricerca sulla corrosione tutto russo n. 87 del 06.11.2001
7. Lettera dell'Associazione degli sviluppatori e produttori di protezione anticorrosiva per il complesso di combustibili ed energia (KARTEK) n. 01/2007 del 04.12.2000
8. Petukhov VS Danni da corrosione alle tubazioni degli edifici causati dal flusso di correnti che li attraversano. Pratica della protezione anticorrosione, n. 4 (10), 1998.
9. Norme per l'installazione degli impianti elettrici. Edizione 6. M., GLAVGOSENERGONADZOR DELLA RUSSIA, 1998.